RU2642447C2 - Switching unit of rotary switches for ion transport system - Google Patents
Switching unit of rotary switches for ion transport system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642447C2 RU2642447C2 RU2013141833A RU2013141833A RU2642447C2 RU 2642447 C2 RU2642447 C2 RU 2642447C2 RU 2013141833 A RU2013141833 A RU 2013141833A RU 2013141833 A RU2013141833 A RU 2013141833A RU 2642447 C2 RU2642447 C2 RU 2642447C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- switching
- ion
- power
- switching unit
- power control
- Prior art date
Links
- 230000037427 ion transport Effects 0.000 title 1
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 18
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 6
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 116
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 81
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 78
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 5
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 5
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 4
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- PDWBGRKARJFJGI-UHFFFAOYSA-N 2-phenylcyclohexa-2,4-dien-1-one Chemical compound O=C1CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 PDWBGRKARJFJGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 2
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920004738 ULTEM® Polymers 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
- F03H1/0037—Electrostatic ion thrusters
- F03H1/0043—Electrostatic ion thrusters characterised by the acceleration grid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/40—Arrangements or adaptations of propulsion systems
- B64G1/405—Ion or plasma engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/42—Arrangements or adaptations of power supply systems
- B64G1/428—Power distribution and management
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
- F03H1/0006—Details applicable to different types of plasma thrusters
- F03H1/0018—Arrangements or adaptations of power supply systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
- H01H19/50—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand the operating part having four operative positions, e.g. off/two-in-series/one-only/two-in-parallel
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
- H01H19/64—Encased switches adapted for ganged operation when assembled in a line with identical switches, e.g. stacked switches
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/42—Arrangements or adaptations of power supply systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
Abstract
Description
Изобретение в целом относится к устройству и способу оптимизации работы упорядоченной совокупности ионных двигателей.The invention generally relates to a device and method for optimizing the operation of an ordered set of ion engines.
Обеспечение продвижения за счет ионов в общем случае включает в себя использование ионизированного газа, ускоряемого посредством электрического воздействия при прохождении через заряженные решетки для развития тяги. Частицы, получившие ускорение в результате электрического воздействия, могут развивать очень высокие скорости. Обычно в этом случае используется инертный газ, такой как ксенон. Главным преимуществом ионных систем обеспечения продвижения по сравнению с обычными химическими системами обеспечения продвижения является их очень высокая эффективность. Например, при использовании одного и того же количества топлива ионная система обеспечения продвижения обеспечивает возможность развития конечной скорости, превосходящей в десять раз скорость, которой можно достичь с использованием химической системы обеспечения продвижения. Хотя ионные системы обеспечения продвижения являются эффективным средством, однако они развивают очень малую тягу по сравнению с химическими системами обеспечения продвижения. Это обстоятельство приводит к сужению области применения средств обеспечения продвижения за счет ионов. Однако средства, обеспечивающие продвижение за счет ионов, хорошо подходят для использования в космосе, в котором малые значения тяги часто являются приемлемыми, а топливная эффективность является критическим показателем. Ионные системы обеспечения продвижения используются во многих космических летательных аппаратах, включая спутники, а также исследовательские транспортные средства.Provision of advancement due to ions in the general case includes the use of ionized gas, accelerated by electrical action when passing through charged lattices to develop traction. Particles that are accelerated by electrical exposure can develop very high speeds. Usually an inert gas such as xenon is used in this case. The main advantage of ionic promotion systems over conventional chemical promotion systems is their very high efficiency. For example, when using the same amount of fuel, the ionic propulsion system provides the possibility of developing a final speed that is ten times faster than that which can be achieved using a chemical propulsion system. Although ionic propulsion systems are an effective means, they develop very little traction compared to chemical propulsion systems. This circumstance leads to a narrowing of the scope of the means of promoting promotion due to ions. However, ion propulsion means are well suited for use in space where low thrust values are often acceptable and fuel efficiency is a critical indicator. Ion propulsion systems are used in many spacecraft, including satellites, as well as research vehicles.
Например, в настоящий момент средства обеспечения продвижения за счет ионов обычно используются в космических летательных аппаратах, таких как спутники связи, для сохранения своего местоположения и других функций. Ионные двигатели используют электрическую энергию, генерируемую солнечной батареей спутника, для подачи энергии к горючему для обеспечения необходимого продвижения. В ионном двигателе обычного спутника тяга создается за счет ускорения положительных ионов при прохождении через последовательность решетчатых электродов на одном конце тяговой камеры. Электроды, обычно известные под названием узел извлечения ионов, создают тысячи небольших пучков тяги. При этом посредством внешнего нейтрализатора, производящего эмиссию электронов, обеспечивается предотвращение обратного электрического притягивания этих пучков к двигателю. Устройство управления питанием, или силовой контроллер, служит для обеспечения электрического управления и питания с целью приведения ионного двигателя в действие, включая управление эмиссионными токами в разрядном катоде и катоде нейтрализатора.For example, currently, ion propulsion means are commonly used in spacecraft, such as communications satellites, to maintain their location and other functions. Ion engines use the electrical energy generated by the satellite’s solar battery to supply energy to the fuel to provide the necessary advancement. In a conventional satellite’s ion engine, traction is created by accelerating positive ions as they pass through a sequence of trellised electrodes at one end of the traction chamber. Electrodes, commonly known as an ion extraction assembly, create thousands of small traction beams. In this case, by means of an external converter producing electron emission, the reverse electrical attraction of these beams to the engine is prevented. A power control device, or power controller, is used to provide electrical control and power for driving the ion engine, including controlling the emission currents in the discharge cathode and the cathode of the converter.
Известно использование ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (XIPS) для обеспечения тяги с целью сохранения местоположения спутников и изменения их орбит. В ионной системе обеспечения продвижения на основе ксенона (XIPS) используется электричество от Солнца и рабочий газ для обеспечения продвижения посредством ускорения заряженных ионов. В традиционном спутнике используются четыре ионных двигателя (две пары) и четыре отдельных обрабатывающих блока питания (PPU), так что обеспечивается возможность одновременного включения всех четырех двигателей. Это приводит к значительному увеличению массы, необходимой для приведения в действие используемой упорядоченной совокупности ионных двигателей.It is known to use an Xenon-based Ion Propulsion System (XIPS) to provide traction in order to maintain the location of satellites and change their orbits. The Xenon-based Ion Propulsion System (XIPS) uses electricity from the sun and a working gas to propel it through the acceleration of charged ions. A traditional satellite uses four ion engines (two pairs) and four separate processing power units (PPUs), so that all four engines can be turned on simultaneously. This leads to a significant increase in the mass necessary to drive the used ordered set of ion engines.
В патенте US 6,948,305 раскрыта ионная система обеспечения продвижения на основе ксенона (XIPS), содержащая обрабатывающую систему питания, имеющую уменьшенную массу. Известная обрабатывающая система обеспечивала возможность подачи питания одним обрабатывающим блоком питания на множество ионных двигателей, содержащихся в упорядоченной совокупности, посредством устройств подачи питания с регулировкой по напряжению, которые являются общими для определенных элементов этих ионных двигателей (устройства подачи питания с регулировкой по току имеют отдельные выходы для обеспечения подачи необходимых управляющих токов на аноды, устройства поддержания работы и нагреватели). Преимуществом такого подхода являются меньшая масса устройств подачи питания с регулировкой по напряжению и значительное уменьшение общей массы всего оборудования.US Pat. No. 6,948,305 discloses an xenon-based ion promotion system (XIPS) comprising a processing power system having a reduced mass. The known processing system made it possible to supply power by one processing power supply to a plurality of ion engines contained in an ordered set by means of voltage-regulated power supply devices that are common to certain elements of these ion engines (current-controlled power supply devices have separate outputs to ensure the supply of the necessary control currents to the anodes, maintenance devices and heaters). The advantage of this approach is the smaller mass of voltage-controlled power supply devices and a significant reduction in the total mass of all equipment.
Кроме того, известно оснащение спутника двумя резервными подсистемами, каждая из которых содержит один обрабатывающий блок питания, соединенный проводами с двумя ионными двигателями. Эти две подсистемы выполнены полностью независимыми, но обе из них могут оказаться неработоспособными, если, например, в одной подсистеме вышел из строя двигатель, а в другой подсистеме вышел из строя обрабатывающий блок питания. Для устранения этого недостатка между ионными двигателями и обрабатывающим блоком питания был дополнительно выполнен релейный блок ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (XIPS Relay Unit (XRU)). Этот релейный блок XRU ионной системы обеспечивал возможность использования ионных двигателей и обрабатывающего блока питания других резервных подсистем. В результате обеспечивалась возможность запуска любым обрабатывающим блоком питания любого из четырех ионных двигателей. Добавление релейного блока XRU ионной системы обусловливало появление многочисленных неисправностей в обрабатывающем блоке питания и двигателях при сохранении работоспособной подсистемы. Для сохранения управления космическим летательным аппаратом прежде всего нужно было обеспечить тягу от одного двигателя. Каждый релейный блок XRU ионной системы был выполнен состоящим из группы реле, управляемой схемой управляющей цепи реле. Ионные двигатели и обрабатывающий блок питания были соединены проводами для обеспечения максимального резервирования.In addition, it is known to equip the satellite with two redundant subsystems, each of which contains one processing power supply connected by wires to two ion engines. These two subsystems are completely independent, but both of them may turn out to be inoperative if, for example, in one subsystem the engine fails, and in the other subsystem the processing power supply fails. To eliminate this drawback between the ion engines and the processing power supply unit, an additional relay unit of the xenon-based promotion system (XIPS Relay Unit (XRU)) was additionally made. This relay block of the XRU ion system provided the possibility of using ion engines and a processing power unit of other backup subsystems. As a result, it was possible to start any of the four ion engines with any processing power unit. The addition of the XRU relay block of the ion system led to the appearance of numerous malfunctions in the processing power supply and motors while maintaining a workable subsystem. To maintain control of the spacecraft, it was first necessary to provide traction from one engine. Each relay block of the XRU ion system was made up of a group of relays controlled by a relay control circuit. Ion motors and a processing power supply were wired for maximum redundancy.
Для выполнения коммутационной функции в конструкции известного релейного блока XRU ионной системы использовалось до тридцати шести реле. Этот релейный блок XRU ионной системы имел большие габариты, а тридцать шесть коммутационных элементов должны были работать вместе для обеспечения переключений отдельных восемнадцати схем. Известным релейным блоком XRU ионной системы нельзя было выполнить изолирование какой-либо пары двигателей с использованием реле.To perform the switching function in the design of the known relay block XRU ion system, up to thirty-six relays were used. This relay block of the XRU ion system was large, and thirty-six switching elements had to work together to provide switching of eighteen separate circuits. The known XRU relay block of the ion system could not isolate any pair of motors using relays.
Существует необходимость в более надежных средствах для реализации коммутационной функции, при этом такие средства должны быть значительно легче, иметь меньший корпус, стоить меньше известного релейного блока XRU ионной системы и обеспечивать возможность изоляции любой пары двигателей.There is a need for more reliable means for implementing the switching function, while such means should be much lighter, have a smaller housing, cost less than the known relay block XRU of the ion system and provide the ability to isolate any pair of motors.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Раскрыта решетчатая ионная система обеспечения продвижения, имеющая два устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), два коммутационных узла поворотных переключателей (RSA) и четыре ионных двигателя. Запуск каждого из четырех ионных двигателей может быть осуществлен любым устройством управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) посредством надлежащего конфигурирования коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA) и устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). Другим способом обеспечения этого является то, что указанная система обеспечивает возможность запуска любого двигателя посредством любого устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). Это будет выполнено на станции только тогда, когда за один период времени осуществляется запуск одного двигателя. Однако, если для правильной работы спутника необходим запуск двух двигателей в одно и то же время, раскрытая система обеспечивает возможность осуществления запуска любым из двух устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) любых двух из указанных четырех ионных двигателей посредством использования одной корпусной детали, выполненной с возможностью перемещения, например, полого вала, выполненного с возможностью поворота (т.е. барабана). Система может выбирать, запуск каких двух двигателей необходимо осуществить, и затем решить, какими устройствами управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона осуществить запуск конкретного двигателя посредством надлежащего конфигурирования коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA) и устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). Одно устройство управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) в конкретный момент времени может обеспечивать работу только одного двигателя. Так что всякий раз, когда в одно и то же время необходимо осуществить запуск двух двигателей, должны быть использованы оба устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС).A lattice ion promotion system has been disclosed, having two xenon-based (XRS) advancement control system power supply devices, two rotary switch assembly (RSA), and four ion engines. The start of each of the four ion engines can be accomplished by any xenon-based (XRS) advancement control system power supply device by properly configuring the rotary switch (RSA) switching units and xenon-based (XPS) advancement control power supply devices. Another way to ensure this is that the system provides the ability to start any engine through any power management device of the ionic system for promoting promotion on the basis of xenon (XP). This will be done at the station only when one engine is started in one period of time. However, if for the proper operation of the satellite it is necessary to start two engines at the same time, the disclosed system provides the possibility of launching any of the two xenon-based propulsion control systems of any two of the four indicated four ion engines by using one body parts made with the possibility of movement, for example, a hollow shaft made with the possibility of rotation (ie drum). The system can choose which two engines to start, and then decide which xenon-based ion promotion system power control devices to start a particular engine by properly configuring the rotary switch (RSA) switching nodes and the ion-based promotion system control power devices xenon (HRS). A single xenon-based promotion system (XPC) of an ionic promotion system at a particular point in time can only provide one engine. So whenever it is necessary to start two engines at the same time, both power control devices of the xenon-based promotion system (XRS) should be used.
В соответствии с одним вариантом реализации изобретения раскрытая выше коммутационная функциональность реализуется системой, в которой используются коммутационные поворотные переключатели (или переключатели иных типов, как описано далее) вместо реле для выбора того, какой ионный двигатель запускается конкретным устройством управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). Использование специальных высоконадежных коммутационных поворотных переключателей (RSA) высокого напряжения между указанными устройствами управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) и ионными двигателями обеспечивает возможность запуска любым из двух устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) на спутнике любого из четырех двигателей. В соответствии с различными вариантами реализации изобретения в каждом коммутационном поворотном переключателе (RSA) используется один общий коммутационный элемент, т.е. один ротор, для осуществления переключений всех восемнадцати схем. Либо во всех из них происходит переключение, либо во всех из них не происходит переключения, благодаря чему обеспечивается повышение надежности коммутации. Кроме того, каждый коммутационный поворотный переключатель (RSA) может быть выполнен имеющим компактную конструкцию посредством использования хорошо себя зарекомендовавших надежных узлов, содержащих ротор и щетки. Кроме того, такая концепция поворотных переключателей обеспечивает возможность изоляции любой пары двигателей для увеличения операционной или рабочей гибкости. Наличие пары коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA) обуславливает появление многочисленных неисправностей как в устройствах управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), так и ионных двигателях. Для сохранения управления космическим летательным аппаратом прежде всего нужно обеспечить тягу от одного ионного двигателя.In accordance with one embodiment of the invention, the switching functionality disclosed above is implemented by a system that uses switching rotary switches (or other types of switches, as described later) instead of a relay to select which ion engine is driven by a particular power control device of the ion promoting system based on xenon (HRS). The use of special highly reliable high-voltage switching rotary switches (RSA) between the specified xenon-based promotion system (XRS) power control devices and ion engines makes it possible for any of the two xenon-based promotion system (XRS) power management devices to be launched by satellite any of the four engines. In accordance with various embodiments of the invention, each common rotary switch (RSA) uses one common switching element, i.e. one rotor for switching all eighteen circuits. Either switching occurs in all of them, or switching does not occur in all of them, thereby improving the reliability of switching. In addition, each switching rotary switch (RSA) can be made in a compact design by using well-proven, reliable assemblies containing a rotor and brushes. In addition, this rotary switch concept provides the ability to isolate any pair of motors to increase operational or operational flexibility. The presence of a pair of switching nodes of rotary switches (RSA) causes the appearance of numerous malfunctions both in the power control devices of the ionic system for promoting promotion on the basis of xenon (HRS), and in ion engines. To maintain control of the spacecraft, first of all, it is necessary to provide traction from one ion engine.
В соответствии с одним вариантом реализации изобретения каждый коммутационный узел поворотных переключателей (RSA) имеет восемнадцать контактных колец с тремя щетками на контактное кольцо. В соответствии с альтернативным вариантом реализации изобретения коммутационный узел поворотных переключателей (RSA) имеет четыре щетки на контактное кольцо, благодаря чему достигается уменьшение количества необходимых контактных колец до девяти. Меньшее количество колец в альтернативном варианте реализации изобретения позволяет обеспечить меньшие габариты и массу коммутационного узла поворотных переключателей. В обоих вариантах реализации изобретения с поворотными переключателями каждый коммутационный узел поворотных переключателей (RSA) содержит узел поворотного электрического контактного кольца с сегментированными токосъемными контактными кольцами и расположенными вокруг щетками, которые замыкают и размыкают электрические соединения в одно и то же время для обоих устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) и обоих двигателей, прямо соединенных с коммутационным узлом поворотных переключателей (RSA). Все кольца коммутационного узла поворотных переключателей (RSA) оказываются повернуты в одно и то же время, так что не возможны смещенные состояния в отношении возможности соединения. Роторы коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA) приводятся в действие шаговым двигателями с резервными обмотками. Коммутационные узлы поворотных переключателей (RSA) выполнены с возможностью работы при высоком напряжении в условиях разрежения или при наземных испытаниях.In accordance with one embodiment of the invention, each rotary switch assembly (RSA) has eighteen slip rings with three brushes per slip ring. According to an alternative embodiment of the invention, the rotary switch assembly (RSA) has four brushes per contact ring, thereby reducing the number of contact rings required to nine. A smaller number of rings in an alternative embodiment of the invention allows to provide smaller dimensions and mass of the switching node of the rotary switches. In both rotary switch embodiments of the invention, each rotary switch assembly (RSA) includes a rotary electrical contact ring assembly with segmented slip rings and round brushes that close and open electrical connections at the same time for both ion power control devices promotion systems based on xenon (HRS) and both engines directly connected to the switching node of the rotary switch Televisions (RSA). All rings of the jog dial switching unit (RSA) are turned at the same time, so that shifted states with respect to connectivity are not possible. The rotors of the rotary switch switching nodes (RSA) are driven by stepper motors with redundant windings. The rotary switch commutation nodes (RSA) are designed to operate at high voltage under vacuum conditions or during ground tests.
Хотя в вариантах реализации изобретения, подробно описанных далее, используются коммутационные поворотные переключатели (RSA), могут быть использованы переключатели других типов, осуществляющие переключение одновременно, для переключений тех отдельных схем, которые прямо соединяют устройства подачи питания с парами двигателей, обеспечивающих продвижение за счет ионов. Такие альтернативные коммутационные системы могут содержать контакты наподобие пластинчатых пружин, которые размыкаются или замыкаются посредством поворотных контактных рычагов или контактных пластин, выполненных с возможностью линейного перемещения, при этом пары пружин приводятся в контакт для образования многополюсного переключателя. Другие концепции конструкций с пластинчатыми пружинами включают использование поворотных качающихся рычагов и винтов для линейного сочленения и расчленения электрического соединителя. Хотя последние указанные альтернативные коммутационные системы не требуют приобретения узлов, содержащих щетки, полученные спеканием, и вал, полученный формованием, такие системы имеют крупный корпус, большой вес и большие крутящие моменты.Although the rotary switches (RSA) are used in the embodiments of the invention described in detail below, other types of switches can be used to switch simultaneously to switch those individual circuits that directly connect the power supply devices to the pairs of ions that provide ion-driven advancement . Such alternative switching systems may comprise contacts, like leaf springs, which open or close by means of rotary contact levers or contact plates arranged for linear movement, wherein the pairs of springs are brought into contact to form a multi-pole switch. Other leaf spring designs include the use of pivoting swing arms and screws for linear articulation and dismemberment of the electrical connector. Although the last mentioned alternative switching systems do not require the purchase of units containing sintered brushes and a molding shaft, such systems have a large body, large weight and high torques.
Согласно одной особенности раскрытого в настоящем документе объекта изобретения предложена ионная система обеспечения продвижения, содержащая первое и второе устройства управления питанием, первый и второй ионные двигатели и коммутационный узел переключателей (RSA), имеющий по меньшей мере первое и второе коммутационные состояния, в которой, когда первое и второе устройства управления питанием включены, первый и второй ионные двигатели получают питание от первого и второго устройств управления питанием соответственно через первый коммутационный узел переключателей, когда первый коммутационный узел переключателей находится в первом коммутационном состоянии, и получают питание от второго и первого устройств управления питанием соответственно через этот коммутационный узел переключателей, когда первый коммутационный узел переключателей находится во втором коммутационном состоянии. Коммутационный узел переключателей содержит корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда эта корпусная деталь изменяет положение. Коммутационный узел переключателей находится в первом коммутационном состоянии, когда эта корпусная деталь находится в первом положении, и находится во втором коммутационном состоянии, когда эта корпусная деталь находится во втором положении. Кроме того, первый и второй ионные двигатели электрически изолированы от первого и второго устройств управления питанием посредством коммутационного узла переключателей, когда эта корпусная деталь находится в третьем положении. В одном варианте реализации изобретения корпусная деталь содержит центральный вал, а коммутационный узел переключателей, кроме того, содержит множество контактных дисков, прикрепленных к центральному валу, и множество щеток, при этом соответствующая группа из трех или четырех щеток находится в контакте с соответствующей внешней поверхностью каждого контактного диска и каждая внешняя поверхность содержит проводящий контактный сегмент и непроводящий сегмент.According to one aspect of the subject disclosed herein, an ion promoting system is provided comprising a first and second power control device, a first and second ion motor, and a switch switching unit (RSA) having at least a first and second switching state in which when the first and second power control devices are turned on, the first and second ion engines receive power from the first and second power control devices, respectively, through the first com the switch mutation unit when the first switch switching unit is in the first switching state, and receive power from the second and first power control devices, respectively, through this switch switching unit when the first switch switching unit is in the second switching state. The switch switching unit comprises a housing part configured to move, and a plurality of switches that change state at the same time when this housing part changes position. The switch switching unit is in the first switching state when this housing is in the first position, and is in the second switching state when this housing is in the second position. In addition, the first and second ionic motors are electrically isolated from the first and second power control devices by the switching switching unit when this housing part is in the third position. In one embodiment of the invention, the housing part comprises a central shaft, and the switch switching unit further comprises a plurality of contact disks attached to the central shaft and a plurality of brushes, wherein a corresponding group of three or four brushes is in contact with a respective outer surface of each the contact disk and each outer surface comprises a conductive contact segment and a non-conductive segment.
В соответствии с одним вариантом реализации изобретения корпусная деталь содержит центральный вал, выполненный с возможностью поворота, а первым и вторым положениями являются соответственно первое и второе положения центрального вала. Шаговый двигатель в рабочем состоянии соединен прямо или косвенно с центральным валом для изменения своего углового положения. Коммутационный узел переключателей, кроме того, содержит множество контактных дисков, прикрепленных к центральному валу, множество щеток.In accordance with one embodiment of the invention, the housing part comprises a central shaft rotatable, and the first and second positions are first and second positions of the central shaft, respectively. In operation, the stepper motor is connected directly or indirectly to the central shaft to change its angular position. The switching node of the switches, in addition, contains many contact disks attached to the Central shaft, many brushes.
Указанная система, кроме того, содержит компьютерную систему, которая запрограммирована с возможностью передачи последовательности импульсов, обеспечивающих пошаговую работу шагового двигателя, обеспечения питания, необходимого шаговому двигателю для выполнения пошагового функционирования. Указанная компьютерная система также запрограммирована с возможностью выборочного включения и выключения устройств подачи питания, обеспечиваемых первым или вторым устройством управления питанием для поддержания стабильной работы первого или второго ионного двигателя.The specified system, in addition, contains a computer system that is programmed with the ability to transmit a sequence of pulses that provide step-by-step operation of the stepper motor, providing power necessary for the stepper motor to perform step-by-step operation. The computer system is also programmed to selectively turn on and off the power supply devices provided by the first or second power control device to maintain stable operation of the first or second ion engine.
В соответствии с еще одной особенностью изобретения предложена ионная система обеспечения продвижения, которая содержит первое и второе устройства управления питанием, ионные двигатели с первого по четвертый и первый и второй коммутационные узлы переключателей, при этом первый коммутационный узел переключателей соединен прямо с первым и вторым устройствами управления питанием и первым и вторым ионными двигателями, а второй коммутационный узел переключателей соединен прямо с первым и вторым устройствами управления питанием и третьим и четвертым ионными двигателями. Каждый узел из первого и второго коммутационных узлов переключателей имеет первое и второе коммутационные состояния, которые могут быть выбраны для обеспечения возможности подачи питания любым устройством из первого и второго устройств управления питанием на любой ионный двигатель с первого по четвертый. Первый коммутационный узел переключателей содержит первую корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и первое множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда первая корпусная деталь изменяет положение, а второй коммутационный узел переключателей содержит вторую корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и второе множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда вторая корпусная деталь изменяет положение.In accordance with another feature of the invention, an ion promotion system is provided that comprises first and second power control devices, ion engines from first to fourth and first and second switching switch units, wherein the first switching switch unit is connected directly to the first and second control devices power and the first and second ionic engines, and the second switching switching unit is connected directly to the first and second power management devices and third and the fourth ion engines. Each node from the first and second switching nodes of the switches has the first and second switching states, which can be selected to enable any device from the first and second power control devices to be supplied with power to any ion engine from the first to the fourth. The first switch switching unit includes a first housing part configured to move, and a first plurality of switches that change state at the same time as the first case housing changes position, and the second switch switching unit comprises a second housing unit configured to move, and a second plurality of switches, changing state at the same time when the second body part changes position.
В соответствии с еще одной особенностью изобретения предложен способ обеспечения подачи питания от управляющего устройства, выбранного из первого и второго устройств управления питанием, к ионному двигателю, выбранному из первого и второго ионных двигателей, на борту спутника, включающий этапы, на которых: (a) прямо электрически соединяют первый и второй ионные двигатели и первое и второе устройства управления питанием с коммутационным узлом переключателей, который содержит корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда эта корпусная деталь изменяет положение с первого положения, в котором выбранный первый или второй ионный двигатель не соединен прямо с указанным управляющим устройством, выбранным из первого и второго устройств управления питанием, на второе положение, в котором выбранный первый или второй ионный двигатель соединен с указанным управляющим устройством, выбранным из первого и второго устройств управления питанием, посредством указанных переключателей; (b) вызывают изменение корпусной деталью своего положения с первого положения на второе положение и (c) включают указанное управляющее устройство, выбранное из первого и второго устройств управления питанием, при нахождении корпусной детали во втором положении. В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения корпусная деталь содержит центральный вал, выполненный с возможностью поворота, а первым и вторым положениями являются соответственно первое и второе положения центрального вала.In accordance with another feature of the invention, a method is provided for providing power from a control device selected from the first and second power control devices to an ion engine selected from the first and second ion engines on board a satellite, comprising the steps of: (a) the first and second ionic engines and the first and second power control devices are directly electrically connected to the switching switching unit, which comprises a housing part made with the possibility of movement, and many A number of switches that change state at the same time when this case part changes position from the first position in which the selected first or second ion engine is not directly connected to the specified control device selected from the first and second power control devices, to the second position in which the selected first or a second ion engine is connected to said control device selected from the first and second power control devices via said switches; (b) cause the body part to change its position from the first position to the second position; and (c) turn on the specified control device selected from the first and second power control devices when the body part is in the second position. In accordance with some embodiments of the invention, the housing part comprises a central shaft rotatable, and the first and second positions are first and second positions of the central shaft, respectively.
Согласно еще одной особенности изобретения предложен способ обеспечения подачи питания от выбранного устройства управления питанием к выбранному ионному двигателю на борту спутника, включающий этапы, на которых: (a) осуществляют поворот узла, содержащего множество контактных дисков из первого углового положения во второе угловое положение при выключенном выбранном устройстве управления питанием, и (b) включают выбранное устройство управления питанием, когда узел вала находится во втором угловом положении.According to yet another aspect of the invention, there is provided a method for providing power from a selected power control device to a selected ion engine aboard a satellite, comprising the steps of: (a) rotating a node comprising a plurality of contact disks from a first angular position to a second angular position when the power is off the selected power control device, and (b) include the selected power control device when the shaft assembly is in a second angular position.
Изобретение может включать в себя ионную систему обеспечения продвижения, которая может содержать первое и второе устройства управления питанием, первый и второй ионные двигатели и первый коммутационный узел переключателей, имеющий по меньшей мере первое и второе коммутационные состояния, причем когда включены первое и второе устройства управления питанием, указанные первый и второй ионные двигатели получают питание от указанных первого и второго устройств управления питанием соответственно через указанный первый коммутационный узел переключателей, когда первый коммутационный узел переключателей находится в первом коммутационном состоянии, и получают питание от указанных второго и первого устройств управления питанием соответственно через указанный первый коммутационный узел переключателей, когда первый коммутационный узел переключателей находится во втором коммутационном состоянии, причем первый коммутационный узел переключателей содержит первую корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и первое множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда первая корпусная деталь изменяет положение, первый коммутационный узел переключателей находится в первом коммутационном состоянии, когда первая корпусная деталь находится в первом положении и находится во втором коммутационном состоянии, когда первая корпусная деталь находится во втором положении. Первая корпусная деталь может включать в себя центральный вал, выполненный с возможностью поворота, а указанными первым и вторым положениями являются соответственно первое и второе положения центрального вала. Система может также включать в себя шаговый двигатель, в рабочем состоянии соединенный прямо или косвенно с указанным центральным валом для изменения углового положения центрального вала. Система может также включать в себя компьютерную систему, которая запрограммирована с возможностью передачи последовательности импульсов, обеспечивающих пошаговую работу шагового двигателя, и обеспечения питания, необходимого шаговому двигателю для выполнения пошагового функционирования. Компьютерная система может быть также запрограммирована с возможностью выборочного включения и выключения устройств подачи питания, обеспечиваемого первым или вторым устройством управления питанием, для поддержания стабильной работы указанного первого или второго ионного двигателя. Первый коммутационный узел переключателей может также включать в себя множество контактных дисков, прикрепленных к центральному валу, множество щеток, при этом соответствующая группа из трех щеток находится в контакте с соответствующей внешней поверхностью каждого контактного диска и каждая внешняя поверхность содержит проводящий контактный сегмент и непроводящий сегмент. Первый коммутационный узел переключателей может также включать в себя множество контактных дисков, прикрепленных к центральному валу, множество щеток, при этом соответствующая группа из четырех щеток находится в контакте с соответствующей внешней поверхностью каждого контактного диска и каждая внешняя поверхность содержит пару проводящих контактных сегментов и пару непроводящих сегментов. Первый и второй ионные двигатели могут быть электрически изолированы от указанных первого и второго устройств управления питанием посредством первого коммутационного узла переключателей, когда первая корпусная деталь находится в третьем положении. Первая корпусная деталь может включать в себя центральный вал, выполненный с возможностью поворота, а указанными первым, вторым и третьим положениями являются соответственно первое, второе и третье положения центрального вала. Система может также включать в себя третий и четвертый ионные двигатели и второй коммутационный узел переключателей, имеющий по меньшей мере первое и второе коммутационные состояния, причем когда включены первое и второе устройства управления питанием, указанные третий и четвертый ионные двигатели получают питание от указанных первого и второго устройств управления питанием соответственно через второй коммутационный узел переключателей, когда второй коммутационный узел переключателей находится в первом коммутационном состоянии, и получают питание от указанных второго и первого устройств управления питанием соответственно через второй коммутационный узел переключателей, когда второй коммутационный узел переключателей находится во втором коммутационном состоянии, причем второй коммутационный узел переключателей содержит вторую корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и второе множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда вторая корпусная деталь изменяет положение, при этом второй коммутационный узел переключателей находится в первом коммутационном состоянии, когда вторая корпусная деталь находится в первом положении, и находится во втором коммутационном состоянии, когда вторая корпусная деталь находится во втором положении.The invention may include an ion promotion system, which may include first and second power control devices, first and second ionic motors and a first switching switching unit having at least first and second switching states, wherein when the first and second power control devices are turned on , said first and second ion engines receive power from said first and second power control devices, respectively, through said first switching unit ate the switches when the first switch switching unit is in the first switching state, and receive power from said second and first power control devices, respectively, through said first switching switch unit, when the first switching switching unit is in a second switching state, the first switching switching unit comprising the first body part made with the possibility of movement, and the first set of switches that change the oyanie simultaneously when the first body changes position, the first switching node switch is in a first switching state when the first body is in the first position and in a second switching state, when the first housing part is in the second position. The first housing part may include a central shaft rotatable, and the first and second positions are first and second positions of the central shaft, respectively. The system may also include a stepper motor, in working condition connected directly or indirectly to the specified Central shaft to change the angular position of the Central shaft. The system may also include a computer system that is programmed to transmit a sequence of pulses to provide step-by-step operation of the stepper motor, and to provide the power needed by the stepper motor to perform step-by-step operation. The computer system may also be programmed to selectively turn on and off the power supply devices provided by the first or second power control device to maintain stable operation of said first or second ion engine. The first switch switching unit may also include a plurality of contact disks attached to the central shaft, a plurality of brushes, wherein a corresponding group of three brushes is in contact with a corresponding external surface of each contact disk, and each external surface comprises a conductive contact segment and a non-conductive segment. The first switch switching unit may also include a plurality of contact disks attached to the central shaft, a plurality of brushes, wherein a corresponding group of four brushes is in contact with a corresponding external surface of each contact disk and each external surface contains a pair of conductive contact segments and a pair of non-conductive segments. The first and second ionic motors can be electrically isolated from said first and second power control devices by means of a first switching switching unit when the first housing part is in a third position. The first housing part may include a central shaft rotatable, and the first, second, and third positions are first, second, and third positions of the central shaft, respectively. The system may also include a third and fourth ionic motors and a second switching switching unit having at least a first and second switching state, wherein when the first and second power control devices are turned on, said third and fourth ionic motors receive power from said first and second power management devices, respectively, through the second switching switching unit when the second switching switching unit is in the first switching state, and receive power from the specified second and first power control devices, respectively, through the second switching switching unit when the second switching switching unit is in the second switching state, the second switching switching unit comprising a second housing part configured to move, and a second plurality of state-changing switches at the same time, when the second housing part changes its position, while the second switching node switches to oditsya in the first switching state, when the second housing part is in the first position, and is in the second switching state, when the second housing part is in the second position.
Изобретение может включать в себя ионную систему обеспечения продвижения, которая может включать в себя первое и второе устройства управления питанием, ионные двигатели с первого по четвертый и первый и второй коммутационные узлы переключателей, причем первый коммутационный узел переключателей соединен прямо с указанными первым и вторым устройствами управления питанием и с указанными первым и вторым ионными двигателями, а второй коммутационный узел переключателей соединен прямо с указанными первым и вторым устройствами управления питанием и с указанными третьим и четвертым ионными двигателями, при этом каждый узел из первого и второго коммутационных узлов переключателей имеет первое и второе коммутационные состояния, которые могут быть выбраны для обеспечения возможности подачи питания любым устройством из указанных первого и второго устройств управления питанием на любой ионный двигатель с первого по четвертый, при этом первый коммутационный узел переключателей содержит первую корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и первое множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда первая корпусная деталь изменяет положение, а второй коммутационный узел переключателей содержит вторую корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и второе множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда вторая корпусная деталь изменяет положение. Первая корпусная деталь может включать в себя первый центральный вал, выполненный с возможностью поворота, а вторая корпусная деталь содержит второй центральный вал, выполненный с возможностью поворота. Система по п.12, также содержащая: первый шаговый двигатель, в рабочем состоянии соединенный прямо или косвенно с указанным первым центральным валом для изменения углового положения указанного первого центрального вала; и второй шаговый двигатель, в рабочем состоянии соединенный прямо или косвенно с указанным вторым центральным валом для изменения углового положения указанного второго центрального вала. Система может также включать в себя компьютерную систему, которая запрограммирована с возможностью выборочной передачи последовательности импульсов, обеспечивающих пошаговую работу указанных первого или второго шагового двигателя, и обеспечения питания, необходимого указанному первому или второму шаговому двигателю для выполнения пошагового функционирования. Компьютерная система может быть также запрограммирована с возможностью выборочного включения и выключения устройств подачи питания, обеспечиваемого первым или вторым устройством управления питанием, для поддержания стабильной работы указанного первого, второго, третьего или четвертого ионного двигателя. Первый коммутационный узел переключателей может также включать в себя первое множество контактных дисков, прикрепленных к указанному первому центральному валу, и первое множество щеток, при этом соответствующая группа щеток находится в контакте с соответствующей внешней поверхностью каждого контактного диска и каждая внешняя поверхность содержит по меньшей мере один проводящий контактный сегмент и по меньшей мере один непроводящий сегмент.The invention may include an ion promotion system, which may include first and second power control devices, ion engines from the first to fourth and first and second switching switching units, the first switching switching unit being connected directly to said first and second control devices power and with the indicated first and second ionic engines, and the second switching switching unit is connected directly to the specified first and second control devices and with said third and fourth ionic motors, wherein each node from the first and second switching switching nodes has first and second switching states that can be selected to enable any device from the first and second power control devices to be supplied to any ionic one the engine is from first to fourth, while the first switching node of the switches comprises a first housing part configured to move, and a first plurality of lyuchateley changing state simultaneously when the first housing part changes the position, and switches the second switching node comprises a second base member configured to be movable, and a second plurality of switches that change state simultaneously when the second housing part changes position. The first housing part may include a first central shaft rotatable, and the second housing part includes a second central shaft rotatable. The system of
Изобретение может включать в себя способ обеспечения подачи питания от управляющего устройства, выбранного из первого и второго устройств управления питанием, к ионному двигателю, выбранному из первого и второго ионных двигателей, на борту спутника, согласно которому: (a) прямо соединяют первый и второй ионные двигатели и первое и второе устройства управления питанием с коммутационным узлом переключателей, который содержит корпусную деталь, выполненную с возможностью перемещения, и множество переключателей, изменяющих состояние одновременно, когда эта корпусная деталь изменяет положение с первого положения, в котором указанный ионный двигатель, выбранный из первого и второго ионных двигателей, не соединен прямо с указанным управляющим устройством, выбранным из первого и второго устройств управления питанием, на второе положение, в котором указанный ионный двигатель, выбранный из первого и второго ионных двигателей, соединен прямо с указанным управляющим устройством, выбранным из первого и второго устройств управления питанием, посредством указанных переключателей; (b) вызывают изменение корпусной деталью своего положения с указанного первого положения на указанное второе положение и (c) включают указанное управляющее устройство, выбранное из первого и второго устройств управления питанием, при нахождении корпусной детали во втором положении. Корпусная деталь может включать в себя центральный вал, выполненный с возможностью поворота, а указанными первым и вторым положениями являются соответственно первое и второе положения центрального вала. Этап (b) может включать в себя пошаговую работу шагового двигателя, соединенного в рабочем состоянии прямо или косвенно с корпусной деталью.The invention may include a method for supplying power from a control device selected from the first and second power control devices to an ion engine selected from the first and second ion engines on board a satellite, according to which: (a) the first and second ionic are directly connected motors and the first and second power control devices with a switching switching unit, which includes a housing part made with the possibility of movement, and many switches that change the state of the same In fact, when this body part changes position from a first position in which said ion engine selected from first and second ion engines is not connected directly to said control device selected from first and second power control devices to a second position in which said an ion engine selected from the first and second ion engines is connected directly to said control device selected from the first and second power control devices via said switches; (b) cause the body part to change its position from the specified first position to the specified second position; and (c) turn on the specified control device selected from the first and second power control devices when the body part is in the second position. The housing part may include a central shaft rotatable, and the first and second positions are first and second positions of the central shaft, respectively. Step (b) may include the step-by-step operation of a stepper motor connected in an operational state directly or indirectly to the body part.
Изобретение может включать в себя способ обеспечения подачи питания от выбранного устройства управления питанием к выбранному ионному двигателю на борту спутника, согласно которому возможно следующее: (a) осуществляют поворот узла, содержащего множество контактных дисков из первого углового положения во второе угловое положение при выключенном указанном выбранном устройстве управления питанием, и (b) включают указанное выбранное устройство управления питанием, когда указанный узел находится в указанном втором угловом положении. Каждое устройство из указанных первого и второго устройств управления питанием может быть выполнено включающим в себя соответствующую шину подачи питания и соответствующий стабилитрон, прямо соединенный с указанной соответствующей нижней шиной подачи питания для обеспечения возможности получения на ней плавающего отрицательного потенциала относительно потенциала космического летательного аппарата, чтобы создавать потенциал, заставляющий поток электронов выравнивать ионный пучок. Каждый двигатель из указанных первого и второго двигателей может включать в себя соответствующий разрядный анод и соответствующий разрядный катод, а каждое устройство из указанных первого и второго устройств управления питанием содержит соответствующую шину подачи питания, обеспечивающую обращение устройства подачи питания для обеспечения разряда, устройства подачи питания для устройства поддержания разряда, устройства подачи питания для нагревателя обеспечения разряда и экранной решетки к разрядному источнику электронов, при этом устройство подачи питания обеспечения разряда соединено прямо или косвенно с соответствующим разрядным анодом для обеспечения подачи питания к топливу, а с соответствующим разрядным катодом для возбуждения главного пучка прямо или косвенно соединено устройство подачи питания для экрана.The invention may include a method for supplying power from a selected power control device to a selected ion engine on board a satellite, according to which the following is possible: (a) the assembly containing a plurality of contact disks is rotated from a first angular position to a second angular position when said selected is turned off a power management device, and (b) include said selected power management device when said node is in said second angular position. Each device from these first and second power control devices can be made including a corresponding power supply bus and a corresponding zener diode directly connected to the indicated corresponding lower power supply bus to enable it to receive a floating negative potential relative to the spacecraft’s potential to create potential causing the electron beam to align the ion beam. Each engine of these first and second motors may include a corresponding discharge anode and a corresponding discharge cathode, and each device of these first and second power control devices contains a corresponding power supply bus, providing a power supply device for reversing the discharge, a power supply device for discharge maintaining devices, power supply devices for the discharge providing heater and the screen grating to the discharge source of electrons, while The discharge supply power supply device is connected directly or indirectly to the corresponding discharge anode to provide power to the fuel, and the screen supply device is directly or indirectly connected to the corresponding discharge cathode to excite the main beam.
Другие особенности раскрыты и заявлены ниже.Other features are disclosed and stated below.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На ФИГ.1 показана блок-схема соединения одного устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) с одним двигателем посредством коммутационного узла поворотных переключателей (RSA).FIG. 1 shows a block diagram of a connection of one power control device of an xenon-based promotion system (XPC) with one engine via a rotary switch assembly (RSA).
На ФИГ.2 показан изометрический вид блока коммутационного узла поворотных переключателей (RSA) в соответствии с одним вариантом реализации изобретения. Некоторые компоненты блока коммутационного узла поворотных переключателей не показаны для наглядности.FIG. 2 is an isometric view of a rotary switch (RSA) switching unit assembly in accordance with one embodiment of the invention. Some components of the junction box of the jog dial are not shown for clarity.
На ФИГ.3 показан вид в разрезе узла вала и других компонентов блока коммутационного узла поворотных переключателей (RSA) в соответствии с одним вариантом реализации изобретения (шаговый двигатель 54 в разрезе не показан).FIG. 3 shows a sectional view of a shaft assembly and other components of a rotary switch (RSA) switching assembly unit in accordance with one embodiment of the invention (
ФИГ.4-7 представляют собой схемы, показывающие некоторые (не все) режимы работы пары коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA), выполненных согласно ФИГ.1-3, включая нормальный режим (ФИГ.4), режим с изоляцией (ФИГ.5), нормальный режим с изоляцией (ФИГ.6) и перекрестный режим с изоляцией (ФИГ.7).FIGS. 4-7 are diagrams showing some (not all) modes of operation of a pair of switching nodes of rotary switches (RSA) made according to FIGS. 1-3, including normal mode (FIG. 4), isolation mode (FIG. 5 ), the normal mode with isolation (FIG. 6) and the cross mode with isolation (FIG. 7).
На ФИГ.8 показан вид в разрезе коммутационного узла поворотных переключателей, имеющего четыре щетки на кольцо и имеющего узел вала, отличающийся от узла вала, показанного на ФИГ.3.FIG. 8 shows a cross-sectional view of the switching assembly of the rotary switches having four brushes per ring and having a shaft assembly different from the shaft assembly shown in FIG. 3.
На ФИГ.8A, 8B и 8C показаны виды в разрезе коммутационного узла поворотных переключателей в нормальной конфигурации (ФИГ.8A), в открытой конфигурации (ФИГ.8B) и в перекрестной конфигурации (ФИГ.8C). Этот коммутационный узел поворотных переключателей имеет четыре щетки на кольцо и узел вала, выполненный так же, как узел вала, который показан на ФИГ.3.FIGS. 8A, 8B, and 8C show sectional views of the junction box of the rotary switches in a normal configuration (FIG. 8A), in an open configuration (FIG. 8B), and in a cross configuration (FIG. 8C). This jog dial switching unit has four brushes per ring and a shaft unit made in the same way as the shaft unit shown in FIG. 3.
ФИГ.9A и 9B представляют собой схемы, показывающие одну группу из девяти питающих соединений для коммутационного узла поворотных переключателей и нормальной конфигурации, частично показанного на ФИГ.8A.FIGS. 9A and 9B are diagrams showing one group of nine power connections for a rotary switch switching unit and a normal configuration, partially shown in FIG. 8A.
На ФИГ.10 и 11 схематически изображены изометрические виды коммутационного узла поворотных переключателей, имеющего две соосные группы контактных колец (например, девять контактных колец в каждой группе) с тремя щетками на контактное кольцо. На ФИГ.10 показан коммутационный узел поворотных переключателей в перекрестной конфигурации; на ФИГ.11 показан коммутационный узел поворотных переключателей в нормальной конфигурации.10 and 11 schematically depict isometric views of the switching node of the rotary switches having two coaxial groups of slip rings (for example, nine slip rings in each group) with three brushes on the slip ring. Figure 10 shows the switching node of the rotary switches in a cross configuration; figure 11 shows the switching node of the rotary switches in a normal configuration.
ФИГ.12A и 12B представляют собой схемы, показывающие все питающие соединения в каждом коммутационном узле поворотных переключателей в соответствии с вариантом реализации, частично показанным на ФИГ.10 и 11.12A and 12B are diagrams showing all power connections in each switching node of the rotary switches in accordance with an embodiment partially shown in FIGS. 10 and 11.
Фиг.13 представляет собой блок-схему, показывающую основные компоненты ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (XIPS) в соответствии с вариантами реализации изобретения, раскрытыми ниже.13 is a block diagram showing the main components of an xenon-based ion promotion system (XIPS) in accordance with embodiments of the invention disclosed below.
Далее будет приведена ссылка на чертежи, при этом одинаковые элементы на различных чертежах имеют одни и те же позиционные обозначения.Reference will now be made to the drawings, with the same elements in different drawings having the same reference numerals.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Основная конструкция и функционирование ионного двигателя при использовании на спутниках хорошо известны и будут описаны в настоящем документе только кратко. Каждый ионный двигатель включает в себя узел извлечения ионов, корпус, образующий ионизационную камеру, разрядный источник электронов и систему электродов, размещенных в этой камере, генератор магнитного поля, также размещенный в этой камере, и нейтрализатор, размещенный рядом с узлом извлечения ионов. Ионный двигатель соединен прямо или косвенно с емкостью, содержащей ионизируемый газ (например, ксенон), и системой подачи питания.The basic design and operation of the ion engine when used on satellites is well known and will be described only briefly in this document. Each ion engine includes an ion extraction unit, a housing forming an ionization chamber, a discharge source of electrons and a system of electrodes located in this chamber, a magnetic field generator also located in this chamber, and a neutralizer located next to the ion extraction unit. The ion engine is connected directly or indirectly to a vessel containing ionized gas (e.g. xenon) and a power supply system.
В целом, при работе ионного двигателя ионизируемый газ этой емкости подают к указанной камере через клапан, а первичные электроны вводят в газ от источника электронов. К системе электродов прикладывают разрядное напряжение, вызывающее ускорение этих электронов и их столкновения с атомами газа, приводящее к образованию плазмы. Обычно используемый генератор магнитного поля содержит кольцевые постоянные магниты и выполнен с возможностью образования линий магнитной индукции, проходящих близко к указанному корпусу. Линии магнитной индукции направляют электроны по удлиненным траекториям, и таким образом происходит усиление образования плазмы. В соответствии с одним вариантом реализации изобретения узел извлечения ионов содержит экранную решетку, ускорительную решетку и замедлительную решетку (замедлительная решетка используется при необходимости). От системы подачи питания на решетки подают электрическое питание, чтобы вызвать извлечение ионного пучка узлом извлечения ионов из образованной плазмы и придать этому пучку ускорение, в направлении прочь от двигателя. Ионный пучок приводит к образованию силы, воздействующей на ионный двигатель и космический летательный аппарат, к которому он прикреплен.In general, during the operation of an ion engine, an ionized gas of this capacity is supplied to the indicated chamber through a valve, and primary electrons are introduced into the gas from an electron source. A discharge voltage is applied to the electrode system, causing these electrons to accelerate and collide with gas atoms, leading to plasma formation. A commonly used magnetic field generator contains ring permanent magnets and is configured to form magnetic induction lines extending close to said housing. The lines of magnetic induction direct the electrons along elongated paths, and thus there is an increase in the formation of plasma. In accordance with one embodiment of the invention, the ion extraction unit comprises a screen grating, an accelerating grating, and a delay grating (a delay grating is used if necessary). Electric power is supplied from the power supply system to the gratings in order to cause the extraction of the ion beam by the ion extraction unit from the formed plasma and to give this beam an acceleration away from the engine. The ion beam leads to the formation of a force acting on the ion engine and the spacecraft to which it is attached.
Если не производить компенсирование потока положительных зарядов ионного пучка, он будет создавать отрицательный заряд на ионном двигателе, который приводил бы к ухудшению силы двигателя. Соответственно, нейтрализатор осуществляет ввод потока электронов в область возле ионного пучка, чтобы компенсировать возникающее под его влиянием обеднение заряда. Поток электронов также частично нейтрализует положительный пространственный заряд ионного пучка, чтобы предотвращать чрезмерное расхождение пучка.If you do not compensate for the flow of positive charges of the ion beam, it will create a negative charge on the ion engine, which would lead to a deterioration in engine power. Accordingly, the converter introduces an electron flux into the region near the ion beam in order to compensate for the depletion of charge arising under its influence. The electron stream also partially neutralizes the positive spatial charge of the ion beam to prevent excessive beam divergence.
На ФИГ.1 показаны компоненты ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (XIPS), содержащей ионные двигатели описанного выше типа. В частности, на ФИГ.1 показан коммутационный узел 14 поворотных переключателей (RSA), установленный между устройством 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) и двигателем 12. Двигатель 12 содержит разрядный анод 102, разрядный катод 106, электрод 104 устройства поддержания разряда, разрядный нагреватель 108, катод 110 нейтрализатора, электрод 112 устройства поддержания работы нейтрализатора, нагреватель 114 нейтрализатора, экранную решетку 116, ускорительную решетку 118 и замедлительную решетку 120.FIG. 1 shows the components of an xenon-based ion promotion system (XIPS) containing ion engines of the type described above. In particular, FIG. 1 shows a rotary switch (RSA)
На ФИГ.1 показано девять различных схем, необходимых для обеспечения работы двигателя 12, при этом каждая схема включает в себя соответствующее электрическое соединение 15 внутри коммутационного узла 14 поворотных переключателей (RSA). Хотя в предпочтительном варианте реализации изобретения в каждом коммутационном узле поворотных переключателей (RSA) выполнены входы для двух устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) и выходы для двух двигателей, на ФИГ.1 показаны соединения только от одного устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) с одним двигателем. Электрические соединения 15 выполняются при повороте узла вала коммутационного узла 14 поворотных переключателей (RSA) в предварительно заданное угловое положение (как будет подробно раскрыто дальше со ссылкой на ФИГ.8A-8C).FIG. 1 shows nine different circuits needed to operate the
Устройство 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) содержит устройство подачи питания 16 для экрана, устройство подачи питания 18 для ускорителя и устройство подачи питания 20 для замедлителя, каждое из которых выполнено в виде устройства подачи питания с регулировкой по напряжению. Устройство 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), кроме того, содержит устройство подачи питания 22 для обеспечения разряда, устройства подачи питания 24, 26 для устройства поддержания разряда и для нагревателя обеспечения разряда и устройства подачи питания 28, 30 для устройства поддержания работы нейтрализатора и для нагревателя нейтрализатора, все из которых выполнены в виде устройств подачи питания с регулировкой по току.The
Разрядный источник электронов двигателя 12 содержит разрядный катод 106, электрод 104 устройства поддержания разряда и разрядный нагреватель 108, который при выполнении надлежащих электрических соединений получает ток от устройства подачи питания 26 для нагревателя обеспечения разряда устройства 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). Устройство подачи питания 24 для устройства поддержания разряда, относящееся к устройству 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), подает положительное напряжение на электрод 104 устройства поддержания работы двигателя, чтобы возбудить разряд плазмы и обеспечить подачу электронов к ионизационной камере. Система электродов двигателя, кроме того, включает в себя разрядный анод 102. Разрядное напряжение прикладывают между источником электронов и разрядным анодом 102 двигателя 12 посредством устройства подачи питания 22 для обеспечения разряда, содержащегося в устройстве 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), чтобы ускорять первичные электроны при прохождении через ионизируемый газ. Устройство подачи питания 18 для ускорителя обеспечивает ускорение ионов, выходящих из двигателя. Нейтрализатор двигателя включает в себя катод 110 нейтрализатора, электрод 112 устройства поддержания работы нейтрализатора и нагреватель 114 нейтрализатора, которые выполнены, по существу, так же, как разрядный катод 106, электрод 104 устройства поддержания разряда и разрядный нагреватель 108, размещенные в ионизационной камере. Устройство подачи питания 30 для нагревателя нейтрализатора, содержащееся в устройстве 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), соединено прямо или косвенно с нагревателем 114 нейтрализатора для обеспечения подачи получаемых электронов, а устройство подачи питания 28 для устройства поддержания работы нейтрализатора, содержащееся в устройстве 10, подает положительное напряжение на электрод 112 устройства поддержания работы нейтрализатора, чтобы возбудить плазму, которая является источником потока электронов.The discharge source of electrons of the
Как показано на ФИГ.1, устройство 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) содержит нижнюю шину 32 подачи питания и верхнюю шину 34 подачи питания. Обращение к нижней шине 32 подачи питания происходит как к ʺземлеʺ космического летательного аппарата, а потенциалы этих шин подачи питания электрически разделены разностью напряжения устройства подачи питания 16 для экрана. Нижняя шина 32 подачи питания обеспечивает обращение устройства подачи питания 28 для устройства поддержания работы нейтрализатора, устройства подачи питания 30 для нагревателя нейтрализатора, устройства подачи питания 18 для ускорителя и устройства подачи питания 20 для замедлителя. Используется стабилитрон 8, прямо соединенный с нижней шиной 32 подачи питания для обеспечения возможности подачи питания на нее для получения плавающего отрицательного потенциала относительно потенциала космического летательного аппарата, чтобы создавать потенциал, заставляющий поток электронов выравнивать ионный пучок. Верхняя шина 34 подачи питания обеспечивает обращение устройства подачи питания 22 для обеспечения разряда, устройства подачи питания 24 для устройства поддержания разряда, устройства подачи питания 26 для нагревателя обеспечения разряда и экранной решетки 116 к разрядному источнику электронов. Устройство подачи питания 22 для обеспечения разряда соединено прямо или косвенно с разрядным анодом 102, чтобы обеспечивать подачу к топливу (например, ксенону) ионизирующего питания, а устройство подачи питания 16 для экрана соединено прямо или косвенно с разрядным катодом 106 для возбуждения главного пучка.As shown in FIG. 1, the
Все из описанных выше электрических соединений 15 между устройством 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) и двигателем 12 замыкаются и размыкаются посредством поворота узла вала коммутационного узла 14 поворотных переключателей (RSA) (см. ФИГ.1). На ФИГ.2 и 3 показаны некоторые компоненты одного коммутационного узла поворотных переключателей (RSA) в соответствии с одним вариантом реализации изобретения (для большей наглядности некоторые компоненты не показаны). Коммутационный узел 14 поворотных переключателей (RSA), показанный на ФИГ.2, содержит корпус 46, состоящий из пары монтажных оснований 50a, 50b, соединенных четырьмя направляющими 48. Две группы щеточных блоков (четыре щеточных блока в каждой группе) прикреплены к направляющим 48 для образования двух прямоугольных корпусов, расположенных рядом друг с другом между монтажными основаниями. На ФИГ.2 видны только щеточные блоки 84b, 84c и 85d второй группы щеточных блоков. Эти прямоугольные корпуса окружают узел вала (не видно на ФИГ.2). Каждый щеточный блок первой группы выполнен с возможностью служить опорой для ряда из пяти щеток, причем каждый щеточный блок второй группы выполнен с возможностью служить опорой для ряда из четырех щеток. Вместе восемь щеточных блоков служат опорой для четырех рядов щеток, при этом каждый ряд состоит из девяти щеток, находящихся в контакте с соответствующими контактные кольцами. Щеточные блоки могут быть выполнены из полиэфиримидной смолы, такой как полиэфиримидная смола типа Ultem.All of the electrical connections described above 15 between the
Каждый щеточный блок имеет контактные пластины 82, прикрепленные к нему крепежными деталями 78, как видно из ФИГ.2. Количество контактных пластин 82, прикрепленных к какому-либо щеточному блоку, равно количеству щеток, поддерживаемых в ряду этим щеточным блоком (т.е. в этом варианте реализации изобретения либо четырем, либо пяти). Общее количество контактных пластин для варианта реализации изобретения, показанного на ФИГ.2, составляет тридцать шесть.Each brush unit has
На ФИГ.8 дан вид в разрезе, показывающий четыре контактные пластины 82, прикрепленные к четырем щеточным блокам 84a-84d соответствующими парами крепежных деталей 78. Другие контактные пластины, размещенные спереди или сзади контактных пластин 82, на ФИГ.8 не показаны. Каждая контактная пластина 82 представляет собой пластину, выполненную из проводящего металла (например, меди с серебряным покрытием), со столбиковыми выводами (см. позицию 87 на ФИГ.8), припаянными к ней. Контактная пластина 82 обеспечивает общее электрическое подключение для нескольких силовых проводов (не показано на ФИГ.8), которые затем оказываются электрически соединены с контактными столбиковыми выводами 52 щеточных узлов 70, 72, 74, 76 (далее ʺщеткиʺ), соответственно установленных на щеточных блоках 84a-84d. Щетки могут быть выполнены из меди с покрытием или металлического сплава, содержащего молибден, серебро, графит или иные составляющие.FIG. 8 is a cross-sectional view showing four
Как показано на ФИГ.3, узел 40 вала поддерживается монтажными основаниями 50a, 50b с возможностью поворота посредством соответствующих узлов 62 и 64 шариковых подшипников. Поворот узла 40 вала обеспечивается шаговым двигателем 54 посредством зубчатого редуктора 56, установленного с возможностью поворота на монтажном основании 50a.As shown in FIG. 3, the
Другое монтажное основание 50b служит опорой для четырех соединительных элементов 60 высокого напряжения (на ФИГ.3 видны только два из них), передающих электрическое питание высокого напряжения, обеспечиваемое системой подачи питания. Каждый из четырех соединительных элементов 60 электрически соединен с соответствующей группой щеток (на ФИГ.2 и 3 не показано). Как объяснено выше, первый из четырех соединительных элементов прямо соединен с первым устройством управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС); второй соединительный элемент прямо соединен с первым двигателем; третий соединительный элемент прямо соединен со вторым устройством управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС); а четвертый соединительный элемент прямо соединен со вторым двигателем.Another mounting
Как показано на ФИГ.3, в соответствии с одним вариантом реализации изобретения узел 40 вала содержит множество контактных колец 44, при этом каждое контактное кольцо имеет два электрически проводящих дугообразных сегмента 66 и 68 и, по существу, непроводящие разделительные диски 42. Разделительные диски 42 предотвращают появление нежелательных электрических помех от расположенных смежно контактных колец 44. Между разделительными дисками могут быть размещены дополнительные изоляционные элементы для большей изоляции расположенных смежно колец и недопущения перемещения грязи от одного от контактного кольца к другому.As shown in FIG. 3, in accordance with one embodiment of the invention, the
Контактные кольца 44 могут быть выполнены из литой эпоксидной смолы. Электрически проводящие сегменты 66, 68 могут быть выполнены из серебра или меди, осажденной гальваническим способом.The contact rings 44 may be made of cast epoxy. The electrically
Электрические соединения между устройствами управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) и двигателем осуществляются посредством поворота узла вала до тех пор, пока проводящие щетки не придут в контакт с электрически проводящими контактными сегментами 66, 68, установленными на внешней поверхности контактных колец. Согласно варианту реализации, представленному на ФИГ.3, всего используется девять контактных колец. Узел 40 вала содержит центральный вал 80, на котором установлены разделительные диски 42 и контактные кольца 44. Угловое положение центрального вала 80 относительно корпуса 46 определяет режим коммутационного узла 14 поворотных переключателей.The electrical connections between the power control devices of the xenon-based ion-promoting system (XPC) and the engine are made by rotating the shaft assembly until the conductive brushes come into contact with the electrically
ФИГ.4-7 представляют собой схемы, показывающие некоторые (но не все) режимы работы пары коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA) (коммутационный узел A и коммутационный узел B), выполненных с возможностью обеспечения прямого соединения различных двигателей с двумя устройствами управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) для обеспечения максимального резервирования. На каждой из ФИГ.4-7 зафиксированы следующие соединения: соединительный элемент J1 устройства 1 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) прямо соединен с соединительным элементом J11 коммутационного узла А; соединительный элемент J2 устройства 1 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) прямо соединен с соединительным элементом J11 коммутационного узла B; соединительный элемент J1 устройства 2 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) прямо соединен с соединительным элементом J22 коммутационного узла A; соединительный элемент J2 устройства 2 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) прямо соединен с соединительным элементом J22 коммутационного узла B; соединительный элемент J1 коммутационного узла А прямо соединен с двигателем 1; соединительный элемент J2 коммутационного узла А прямо соединен с двигателем 2; соединительный элемент J1 коммутационного узла В прямо соединен с двигателем 3; а соединительный элемент J2 коммутационного узла В прямо соединен с двигателем 4.FIGS. 4-7 are diagrams showing some (but not all) modes of operation of a pair of rotary switch (RSA) switching nodes (switching node A and switching node B) configured to provide direct connection of various motors with two ion power control devices xenon-based promotion systems (XRS) for maximum redundancy. In each of FIGS. 4-7, the following connections are fixed: the connecting element J1 of the power control device 1 of the xenon-based ion promotion system (XPC) is directly connected to the connecting element J11 of the switching unit A; a connection element J2 of the power control device 1 of the xenon-based promotion system (XPC) is directly connected to the connection element J11 of the switching unit B; a connecting element J1 of the power control device 2 of the xenon-based promotion system (XPC) is directly connected to the connecting element J22 of the switching unit A; a connecting element J2 of the power control device 2 of the xenon-based promotion system (XPC) is directly connected to the connecting element J22 of the switching unit B; the connecting element J1 of the switching unit A is directly connected to the motor 1; the connecting element J2 of the switching unit A is directly connected to the motor 2; the connecting element J1 of the switching unit B is directly connected to the motor 3; and the connecting element J2 of the switching unit B is directly connected to the motor 4.
На ФИГ.4 показан нормальный режим, в котором узлы валов коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA) повернуты в угловые положения, которые вызывают прямое соединение входных соединительных элементов J11 и J22 каждого коммутационного узла поворотных переключателей (RSA) с выходными соединительными элементами J1 и J2 соответственно, в результате чего двигатели 1 и 3 могут получать питание от устройства 1 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), а двигатели 2 и 4 могут получать питание от устройства 2 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС).FIG. 4 shows a normal mode in which the shaft nodes of the rotary switch (RSA) switching nodes are rotated into angular positions that cause a direct connection of the input connecting elements J11 and J22 of each rotary switch (RSA) switching node with the output connecting elements J1 and J2, respectively as a result of which the engines 1 and 3 can be powered by the xenon-based promotion system (XPC) of the ion control system 1, and the engines 2 and 4 can be powered by the device 2 xenon-based promotion (XPC) ion power management systems.
На ФИГ.5 показан перекрестный режим, в котором узлы валов коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA) повернуты в угловые положения, которые вызывают прямое соединение соединительных элементов J11 и J22 каждого коммутационного узла поворотных переключателей (RSA) с выходными соединительными элементами J2 и J1 соответственно, в результате чего двигатели 1 и 3 могут получать питание от устройства 2 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), а двигатели 2 и 4 могут получать питание от устройства 1 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС).FIG. 5 shows a cross-over mode in which the shaft nodes of the jog dial switching nodes (RSA) are rotated to angular positions that cause the junction elements J11 and J22 of each jog dial switching node (RSA) to be directly connected to the output junction elements J2 and J1, respectively. as a result, engines 1 and 3 can receive power from a xenon-based promotion system (XPC) of the ion control system 2, and engines 2 and 4 can be powered from a control unit 1 Lenia powered ion system software promotion on the basis of xenon (CRS).
Кроме того, возможен вариант, при котором один коммутационный узел поворотных переключателей (RSA) находится в нормальной конфигурации, а другой коммутационный узел находится в перекрестной конфигурации.In addition, it is possible that one rotary switch (RSA) switching unit is in a normal configuration and the other switching unit is in a cross configuration.
На ФИГ.6 показан нормальный режим с изоляцией, в котором узел вала коммутационного узла А повернут в угловое положение, которое вызывает прямое соединение входных соединительных элементов J11 и J22 коммутационного узла А с выходными соединительными элементами J1 и J2 соответственно, когда узел вала коммутационного узла В повернут в угловое положение, которое обусловливает отсутствие прямого соединения входных соединительных элементов J11 и J22 коммутационного узла поворотных переключателей с выходными соединительными элементами J1 и J2. В этом режим с изоляцией двигатели 3 и 4 изолированы от устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). При использовании обратных режимов коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA), показанных на ФИГ.6, устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) могут быть прямо соединены с двигателями 3 и 4 и изолированы от двигателей 1 и 2.FIG. 6 shows a normal isolation mode in which the shaft assembly of the switching assembly A is rotated to an angular position that causes the direct connection of the input connecting elements J11 and J22 of the switching assembly A to the output connecting elements J1 and J2, respectively, when the shaft assembly of the switching assembly B turned into an angular position, which causes the absence of direct connection of the input connecting elements J11 and J22 of the switching node of the rotary switches with the output connecting elements J1 and J2. In this isolation mode, motors 3 and 4 are isolated from the power control devices of the xenon-based (XPC) propulsion system. When using the reverse modes of the switching nodes of the rotary switches (RSA) shown in FIG. 6, the power control devices of the xenon-based ion promotion system (XPC) can be directly connected to motors 3 and 4 and isolated from motors 1 and 2.
На ФИГ.7 показан перекрестный режим с изоляцией, в котором узел вала коммутационного узла А повернут в угловое положение, которое вызывает прямое соединение входных соединительных элементов J11 и J22 коммутационного узла А с выходными соединительными элементами J2 и J1 соответственно, когда узел вала коммутационного узла В повернут в угловое положение, которое обусловливает отсутствие прямого соединения входных соединительных элементов J11 и J22 коммутационного узла поворотных переключателей (RSA) с выходными соединительными элементами J1 и J2. В этом режиме с изоляцией двигатели 3 и 4 изолированы от устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). При использовании обратных режимов коммутационных узлов поворотных переключателей (RSA), показанных на ФИГ.7, устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) могут быть прямо соединены с двигателями 3 и 4 и изолированы от двигателей 1 и 2.FIG. 7 shows an isolation cross-over mode in which the shaft assembly of the switching assembly A is rotated to an angular position that causes the direct connection of the input connecting elements J11 and J22 of the switching assembly A to the output connecting elements J2 and J1, respectively, when the shaft assembly of the switching assembly B turned into an angular position, which causes the absence of direct connection of the input connecting elements J11 and J22 of the switching node of the rotary switches (RSA) with the output connecting elements J1 and J2. In this isolation mode, motors 3 and 4 are isolated from the power control devices of the xenon-based (XPC) propulsion system. When using the reverse modes of the switching nodes of the rotary switches (RSA) shown in FIG. 7, the power control devices of the xenon-based ion promotion system (XPC) can be directly connected to motors 3 and 4 and isolated from motors 1 and 2.
На ФИГ.8 показан вид в разрезе коммутационного узла поворотных переключателей, имеющего четыре щетки (позиции 70, 72, 74, 76) на кольцо и имеющего узел 81 вала, отличный от того вала, который показан на ФИГ.3. На ФИГ.3 непроводящие разделительные диски 42 и вал 80 выполнены в виде отдельных компонентов. На ФИГ.8 эти компоненты выполнены заодно целое для образования вала 81, имеющего две диаметрально противоположные дугообразные канавки, в которые посажена пара расположенных по окружности дугообразных контактных сегментов 66 и 68, выполненных из электрически проводящего материала. Эти проводящие контактные сегменты отделены соответствующими по существу непроводящими сегментами наружной поверхности вала 81.FIG. 8 shows a cross-sectional view of the switching assembly of the rotary switches having four brushes (
Как видно из ФИГ.8, каждый щеточный блок 84a-84d прикреплен к продольным направляющим 48 корпуса 46 для образования в целом прямоугольного корпуса, служащего опорой для щеток. Каждый щеточный блок 84a-84d служит опорой для соответствующего ряда из пяти щеточных узлов. Как показано на ФИГ.8, выполнены четыре щетки 70, 72, 74, 76 для каждой пары контактных сегментов 66 и 68. Эти щетки находятся в подвижном контакте с внешней поверхностью узла 81 вала по мере его вращения, что приводит к выборочному обеспечению электрического контакта с контактными сегментами 66, 68.As can be seen from FIG. 8, each
Как показано на ФИГ.8, каждый щеточный узел содержит соответствующую щетку 70, 72, 74, 76, выполненную из электрически проводящего материала, соответствующий контактный столбиковый вывод 52 (также выполненный из электрически проводящего материала), проходящий через соответствующее отверстие в соответствующем щеточном блоке 84a-84d, и пружину 86 для поджатия щетки, размещенную между выступом контактного столбикового вывода 52 и связанной контактной пластиной 82, чтобы поджимать соответствующую щетку и приводить ее в контакт с непроводящими сегментами 66 и 68. Четыре щеточных блока 84a-84b прикреплены к четырем направляющим 48 для образования прямоугольного корпуса, как описано выше. Щетки 70, 72, 74, 76 выполнены с возможностью смещения вдоль соответствующих радиальных осей, отделенных друг от друга на 90 градусов.As shown in FIG. 8, each brush assembly comprises a
На ФИГ.8A, 8B и 8C показаны виды в разрезе коммутационного узла поворотных переключателей, имеющего четыре щетки 70, 72, 74, 76 на кольцо и узел 40 вала, который выполнен так же, как узел вала, показанный на ФИГ.3. Коммутационный узел поворотных переключателей показан в нормальной конфигурации (ФИГ.8A), в открытой конфигурации (ФИГ.8B) и в перекрестной конфигурации (ФИГ.8C).FIGS. 8A, 8B, and 8C show sectional views of a rotary switch switching assembly having four
В варианте реализации изобретения, показанном на ФИГ.8A-8C, выборочное прямое соединение одного устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) с одним двигателем пары и другого устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) с другим двигателем этой же пары достигается посредством поворота центрального вала 80 в угловое положение, в котором одна пара соседних щеток находится в контакте с контактным сегментом 66, а другая пара соседних щеток находится в контакте с контактным сегментом 68. В сущности, каждый контактный сегмент формирует перемычку между парой проводящих щеток в любом из двух угловых положений. Когда центральный вал оказывается повернут в любом направлении на угол 45°, противоположные щетки приводятся в контакт с непроводящими сегментами, расположенными между контактными сегментами 66 и 68, и таким образом происходит размыкание ʺпереключателейʺ, образованных парами соседних щеток, соединенных перемычкой посредством соответствующего контактного сегмента. Таким образом угловое положение узла 40 вала относительно корпуса 46 определяет режим работы коммутационного узла 14 поворотных переключателей (RSA).In the embodiment of the invention shown in FIGS. 8A-8C, selective direct connection of one xenon-based promotion system (XRS) with one engine of the pair and another xenon-based promotion system from Xenon (cps) with another engine of the same pair is achieved by turning the
На ФИГ.8A показан коммутационный узел поворотных переключателей (RSA) в нормальной конфигурации, в которой двигатель 1 прямо соединен с устройством 1 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), а двигатель 2 прямо соединен с устройством 2 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). В этой конфигурации центральный вал 80 находится в угловом положении 0°, в котором щетки 70 и 72 находятся в контакте с контактным сегментом 66, а щетки 74 и 76 находятся в контакте с контактным сегментом 68.FIG. 8A shows a rotary switch (RSA) switching unit in a normal configuration in which engine 1 is directly connected to a power supply device 1 of an xenon-based promotion system (XPC), and engine 2 is directly connected to a device 2 for controlling an ion system power xenon-based promotion (HRS). In this configuration, the
На ФИГ.8B показан коммутационный узел поворотных переключателей (RSA) в открытом состоянии, в котором ни двигатель 1, ни двигатель 2 не соединен прямо ни с устройством 1 (ХРС), ни с устройством 2 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). В этом состоянии центральный вал 80 находится в угловом положении 45°, в котором щетка 70 находится в контакте с контактным сегментом 66, щетка 72 находится в контакте с одним непроводящим сегментом контактного кольца 44, щетка 74 находится в контакте с контактным сегментом 68, а щетка 76 находится в контакте с другим непроводящим сегментом контактного кольца 44.FIG. 8B shows a rotary switch (RSA) switching unit in an open state in which neither engine 1 nor engine 2 is connected directly to either device 1 (XPC) or power supply device 2 of an xenon-based ion promotion system ( HRS). In this state, the
На ФИГ.8C показан коммутационный узел поворотных переключателей (RSA) в перекрестной конфигурации, в которой двигатель 1 прямо соединен с устройством 2 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), а двигатель 2 прямо соединен с устройством 1 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). В этой конфигурации центральный вал 80 находится в угловом положении 90°, в котором щетки 70 и 76 находятся в контакте с контактным сегментом 66, а щетки 72 и 74 находятся в контакте с контактным сегментом 68.FIG. 8C shows a rotary switch (RSA) switching unit in a cross configuration in which the engine 1 is directly connected to the xenon-based promotion system (XPC) power supply device 2 and the motor 2 is directly connected to the ion system power control device 1 xenon-based promotion (HRS). In this configuration, the
На ФИГ.9A и 9B показана одна группа из девяти питающих соединений для коммутационного узла поворотных переключателей в нормальной конфигурации, как частично показано на ФИГ.8A. Тогда как на ФИГ.8A показано состояние одного контактного кольца, на ФИГ.9A и 9B показаны состояния девяти контактных колец коммутационного узла поворотных переключателей, имеющего четыре щетки на контактное кольцо. Хотя на чертежах эти девять контактных колец изображены находящимися в различных местах с целью наглядности иллюстрирования, следует понимать, что эти девять контактных колец выполнены соосными и установлены на общем центральном вале. В нормальной конфигурации, изображенной на ФИГ.9A и 9B, соединительный элемент J11 электрически соединен прямо или косвенно с соединительным элементом J1, когда соединительный элемент J22 электрически соединен прямо или косвенно с соединительным элементом J2.FIGS. 9A and 9B show one group of nine power connections for the junction switch switching unit in a normal configuration, as partially shown in FIG. 8A. While FIG. 8A shows the state of one slip ring, FIGS. 9A and 9B show the states of nine slip rings of the jog dial switching unit having four brushes per slip ring. Although these nine slip rings are depicted in various locations in the drawings for illustrative purposes, it should be understood that these nine slip rings are coaxial and mounted on a common central shaft. In the normal configuration shown in FIGS. 9A and 9B, the connecting member J11 is electrically connected directly or indirectly to the connecting member J1 when the connecting member J22 is electrically connected directly or indirectly to the connecting member J2.
На ФИГ.10 и 11 схематически изображены изометрические виды коммутационного узла поворотных переключателей, имеющего две соосные группы контактных колец (например, девять контактных колец в каждой группе) с тремя щетками на контактное кольцо. Прерывистая линия обозначает ось общего центрального вала. На ФИГ.10 показан коммутационный узел поворотных переключателей в перекрестной конфигурации; на ФИГ.11 показан коммутационный узел поворотных переключателей в нормальной конфигурации. Одно круговое контактное кольцо каждого коммутационного узла поворотных переключателей изображено на ФИГ.10 и 11 соответствующим овалом. Однако следует понимать, что каждый коммутационный узел поворотных переключателей выполняется посредством сборки последовательностей контактных колец и разделительных дисков (например, восемнадцать контактных колец), размещаемых на центральном вале попеременно (не показано на ФИГ.10 и 11). В этом варианте реализации изобретения каждое контактное кольцо (например, 90 и 90a) имеет непроводящий сегмент (например, 92 и 92a) на своей наружной поверхности. Остальная часть наружной поверхности выполнена проводящей. Например, каждое контактное кольцо может содержать цельнолитой проводящий металл с наружным дугообразным сегментом, который содержит изолирующий материал. Когда щетка проходит поверх изолятора, она оказывается электрически изолирована от контактного кольца и других щеток, находящихся в контакте с этим контактным кольцом. При работе только один двигатель и одно устройство управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) будут прямо соединены в любой момент времени. Переключение коммутационного узла поворотных переключателей (RSA) в другую конфигурацию происходит только тогда, когда ионная система обеспечения продвижения выключена.10 and 11 schematically depict isometric views of the switching node of the rotary switches having two coaxial groups of slip rings (for example, nine slip rings in each group) with three brushes on the slip ring. A dashed line indicates the axis of the common central shaft. Figure 10 shows the switching node of the rotary switches in a cross configuration; figure 11 shows the switching node of the rotary switches in a normal configuration. One circular contact ring of each switching node of the rotary switches is shown in FIGS. 10 and 11 by a corresponding oval. However, it should be understood that each switching node of the rotary switches is performed by assembling sequences of slip rings and spacer discs (for example, eighteen slip rings) placed alternately on the central shaft (not shown in FIGS. 10 and 11). In this embodiment, each slip ring (e.g., 90 and 90a) has a non-conductive segment (e.g., 92 and 92a) on its outer surface. The rest of the outer surface is conductive. For example, each contact ring may comprise a solid cast conductive metal with an outer arcuate segment that contains an insulating material. When the brush passes over the insulator, it is electrically isolated from the contact ring and other brushes in contact with this contact ring. During operation, only one engine and one power management device of the xenon-based promotion system (XRS) will be directly connected at any time. Switching the rotary switch (RSA) switching unit to a different configuration occurs only when the ion-promoting system is turned off.
В варианте реализации изобретения, изображенном на ФИГ.10 и 11, коммутационный узел поворотных переключателей (RSA) имеет восемнадцать контактных колец, выполненных с возможностью совершения одновременного поворота. Одни девять контактных колец прямо соединяют устройство 1 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) либо с двигателем 1, либо с двигателем 2, и наоборот, другие девять контактных колец прямо соединяют устройство 2 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) либо с двигателем 2, либо с двигателем 1. В этом варианте реализации изобретения каждое из восемнадцати контактных колец имеет три щетки (например, 94, 96, 98 и 94a, 96a, 98a), связанные с ней, при этом щетки выполнены подпружиненными (пружины не показаны) и с возможностью смещения вдоль соответствующих радиальных осей, соответствующих радиальных осей, отделенных друг от друга на угол 120° (сравните указанное с вариантом реализации изобретения, показанным на ФИГ.8, в котором угол между щетками составляет 90°). Второй коммутационный узел поворотных переключателей (RSA) (не показан на ФИГ.10 и 11) может быть выполнен для выборочного прямого соединения устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона с третьим и четвертым двигателями (не показано на ФИГ.10 и 11).In the embodiment of the invention shown in FIGS. 10 and 11, the rotary switch assembly (RSA) has eighteen slip rings configured to rotate simultaneously. One nine slip rings directly connect the xenon-based ion promotion system (XPC) power management device 1 to either engine 1 or engine 2, and vice versa, the other nine slip rings directly connect the xenon-based ion promotion system 2 (HRS) with either engine 2 or engine 1. In this embodiment, each of the eighteen slip rings has three brushes (for example, 94, 96, 98 and 94a, 96a, 98a) associated with it, the brushes being made under ruzhennymi (springs not shown) and with the possibility of displacement along the respective radial axes, the corresponding radial axes, separated from each other by an angle of 120 ° (compare indicated with the embodiment of the invention shown in FIG. 8, in which the angle between the brushes is 90 °) . The second rotary switch (RSA) switching unit (not shown in FIGS. 10 and 11) can be configured to selectively directly connect the xenon-based advancement control ion system power to the third and fourth engines (not shown in FIGS. 10 and 11) .
На ФИГ.10 показан первый коммутационный узел поворотных переключателей (RSA) в перекрестной конфигурации, в которой двигатель 2 прямо соединен с устройством 1 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), а двигатель 1 прямо соединен с устройством 2 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). В этой конфигурации центральный вал (не показан) находится в угловом положении 0°. В угловом положении 0° щетки 94 и 96 находятся в контакте с проводящим участком наружной поверхности контактного кольца 90, когда щетка 98 находится в контакте с непроводящим сегментом 92 контактного кольца 90; а щетки 94a и 96a находятся в контакте с проводящим участком наружной поверхности контактного кольца 90a, когда щетка 98a находится в контакте с непроводящим сегментом 92a контактного кольца 90a.FIG. 10 shows a first rotary switch (RSA) switching unit in a cross configuration in which a motor 2 is directly connected to a xenon-based ion promotion system (XPC) power management device 1, and a motor 1 is directly connected to an ionic power management device 2 xenon-based promotion systems (HRS). In this configuration, a central shaft (not shown) is in an angular position of 0 °. At an angle of 0 °, the
На ФИГ.11 показан первый коммутационный узел поворотных переключателей (RSA) в нормальной конфигурации, в которой двигатель 1 прямо соединен с устройством 1 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), а двигатель 2 прямо соединен с устройством 2 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). В этой конфигурации центральный вал (не показан) находится в угловом положении 120°. В угловом положении 120° щетки 94 и 98 находятся в контакте с проводящим участком наружной поверхности контактного кольца 90, когда щетка 96 находится в контакте с непроводящим сегментом 92 контактного кольца 90; а щетки 94a и 98a находятся в контакте с проводящим участком наружной поверхности контактного кольца 90a, когда щетка 96a находится в контакте с непроводящим сегментом 92a контактного кольца 90a.FIG. 11 shows a first rotary switch (RSA) switching unit in a normal configuration in which the engine 1 is directly connected to a power control device 1 of an xenon-based promotion system (XPC), and the engine 2 is directly connected to an ion power control device 2 xenon-based promotion systems (HRS). In this configuration, a central shaft (not shown) is in an angular position of 120 °. At an angular position of 120 °, the
Вариант реализации изобретения с тремя щетками на контактное кольцо также обеспечивает возможность электрической изоляции двигателей 1 и 2, когда щетки 94 и 94a находятся в контакте соответственно с непроводящим сегментом 92 и 92a.An embodiment of the invention with three brushes per contact ring also allows electrical isolation of motors 1 and 2 when the
На ФИГ.12A и 12B показана одна группа из восемнадцати питающих соединений для коммутационного узла поворотных переключателей в нормальной конфигурации, как частично изображено на ФИГ.10. Тогда как на ФИГ.10 показано состояние двух контактных колец, на ФИГ.12A и 12B показано состояние восемнадцати контактных колец коммутационного узла поворотных переключателей, имеющего три щетки на контактное кольцо. Хотя на чертежах эти восемнадцать контактных колец изображены в различных местах с целью наглядности иллюстрирования, следует понимать, что эти восемнадцать контактных колец выполнены соосными и установлены на общем центральном валу. В нормальной конфигурации, изображенной на ФИГ.12A и 12B, соединительный элемент J11 электрически соединен прямо или косвенно с соединительным элементом J1, когда соединительный элемент J22 электрически соединен прямо или косвенно с соединительным элементом J2.FIGS. 12A and 12B show one group of eighteen power connections for the junction switch switching unit in a normal configuration, as partially shown in FIG. 10. While FIG. 10 shows the state of two slip rings, FIGS. 12A and 12B show the state of eighteen slip rings of a rotary switch switching unit having three brushes per slip ring. Although these eighteen slip rings are depicted in various places in the drawings for illustrative purposes, it should be understood that these eighteen slip rings are coaxial and mounted on a common central shaft. In the normal configuration shown in FIGS. 12A and 12B, the connecting element J11 is electrically connected directly or indirectly to the connecting element J1, when the connecting element J22 is electrically connected directly or indirectly to the connecting element J2.
На ФИГ.13 показаны основные компоненты ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (XIPS) в соответствии с вариантами реализации изобретения, раскрытыми выше. Показанные компоненты включают в себя только одно из двух устройств 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), один из двух коммутационных узлов 14 поворотных переключателей (RSA), один из четырех двигателей 12 и один из двух шаговых двигателей 54. Каждый шаговый двигатель 54 управляется центральным компьютером 36 (например, на борту спутника). Центральный компьютер 36 в отношении компонентов, показанных на ФИГ.13, выдает последовательность импульсов, обеспечивающих пошаговую работу шагового двигателя 54. Указанная последовательность импульсов является единственным входным сигналом для шагового двигателя 54 и обеспечивает создание сигнала для обеспечения пошаговой работы, а также питания, необходимого для выполнения пошагового функционирования. Иными словами, для шаговых двигателей не требуется отдельное устройство подачи питания; только указанная одна линия управления от центрального компьютера 36.FIG. 13 shows the main components of an xenon-based ion promotion system (XIPS) in accordance with the embodiments disclosed above. The components shown include only one of two xenon-based promotion (XPC) ion
Как показано на ФИГ.13, работа устройств подачи питания, подающих питание на двигатель 12, обеспечивается устройством 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). Переключение питания 4,5 киловатта, подаваемого на двигатель 12 от устройства 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), осуществляется коммутационным узлом 14 поворотных переключателей (RSA). Включение и выключение подачи питания от устройства 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) осуществляется центральным компьютером 36, а точное подстраивание выходного питания, для поддержания стабильной работы двигателя, осуществляется внутри в устройстве 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС); центральный компьютер 36 только выдает команды устройству 10 управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) для начала подачи питания на двигатель и прекращения подачи питания на двигатель.As shown in FIG. 13, the operation of power supply devices supplying power to the
Каждая из систем, описанных выше, обеспечивает такую возможность соединения с двигателями, что запуск любого из четырех двигателей может быть осуществлен любым из используемых устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС). В соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения возможность соединения обеспечивается посредством сегментированного токосъемного контактного кольца. Использование проверенной технологии с щетками и токосъемными контактными кольцами, сегментированные токосъемные контактные кольца и ориентация щеток обеспечивают возможность прямого соединения при любых обстоятельствах только одного двигателя и одного устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), т.е. два двигателя не могут быть прямо соединены с одним устройством управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС), и два устройства управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) не могут быть прямо соединены вместе. Такие конструктивные решения обеспечивают возможность изоляции любой пары двигателей. При работе в режиме с изоляцией двигатель не будет прямо соединен с устройством управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) и поэтому не будет ʺзаземленʺ через это устройство (ХРС). Однако для этого случая с изоляцией для ʺзаземленияʺ для каждой схемы в коммутационном узле поворотных переключателей (RSA) на двигательной стороне переключателя добавляются резисторы (например, 20 мегаом), так что этот двигатель (эти двигатели) в конфигурации с изоляцией будет (будут) оставаться ʺзаземленнымʺ (ʺзаземленнымиʺ), благодаря чему удается избежать электростатического разряда или недостатков, связанных с заземлением.Each of the systems described above provides such a possibility of connection with the engines that the start of any of the four engines can be carried out by any of the used devices for controlling the energy of the xenon-based promotion system (XRS). In accordance with some embodiments of the invention, connectivity is provided by means of a segmented slip ring. The use of proven technology with brushes and slip rings, segmented slip rings and the orientation of the brushes make it possible to directly connect, under any circumstances, only one engine and one xenon (XPC) -based propulsion control system, i.e. two engines cannot be directly connected to one xenon-based ion promotion system (XPC) power management device, and two xenon-based ion promotion system (XRS) power management devices cannot be directly connected together. Such design solutions provide the ability to isolate any pair of engines. When operating in isolation mode, the engine will not be directly connected to the power control device of the xenon-based promotion system (XRS) and therefore will not be “grounded” through this device (XRS). However, for this case, with insulation for "grounding" for each circuit in the switching unit of the rotary switches (RSA) on the motor side of the switch, resistors (for example, 20 megaohms) are added, so this motor (these motors) in the configuration with insulation will (will) remain "grounded" (ʺ earthed ’), thereby avoiding electrostatic discharge or grounding faults.
Кроме того, раскрытые системы используют один поворотный элемент в коммутационном узле поворотных переключателей (RSA) для обеспечения очень надежной работы. В альтернативном варианте реализации изобретения в различных переключательных конфигурациях может быть использован один элемент, выполненный с возможностью смещения. Другими словами, переключатели других типов, осуществляющие переключения одновременно, могут быть использованы для переключений тех отдельных схем, которые прямо соединяют устройства управления питанием с ионными тяговыми двигателями. Такие альтернативные коммутационные системы могут быть выполнены содержащими контакты наподобие пластинчатых пружин, которые размыкаются или замыкаются посредством поворотных контактных рычагов или контактных пластин, выполненных с возможностью линейного перемещения, причем пары пружин приводятся в контакт для образования многополюсного переключателя. Другие концепции конструкций с пластинчатыми пружинами включают использование поворотных качающихся рычагов и винты для линейного сочленения и расчленения электрического соединителя. Использование коммутационного узла переключателей, имеющего один общий коммутационный элемент (например, центральный поворотный вал), обеспечивает возможность запуска любым из двух устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС) любого из двух двигателей в зависимости от углового положения (первого или второго углового положения) этого центрального вала. В третьем угловом положении центрального вала те же самые два двигателя могут быть электрически изолированы от двух устройств управления питанием ионной системы обеспечения продвижения на основе ксенона (ХРС).In addition, the disclosed systems use a single rotary element in the rotary switch (RSA) switching unit to provide very reliable operation. In an alternative embodiment of the invention, a single biased element may be used in various switching configurations. In other words, other types of switches that switch at the same time can be used to switch those individual circuits that directly connect power control devices to ion traction motors. Such alternative switching systems can be made comprising contacts like leaf springs, which open or close by means of rotary contact levers or contact plates arranged for linear movement, wherein the pairs of springs are brought into contact to form a multi-pole switch. Other leaf spring designs include the use of pivoting swing arms and screws for linear articulation and dismemberment of the electrical connector. The use of a switching switching unit having one common switching element (for example, a central rotary shaft) makes it possible to start either of the two xenon-based advancement system (XRS) of any of the two engines depending on the angular position (first or second) angular position) of this central shaft. In the third angular position of the central shaft, the same two motors can be electrically isolated from the two xenon-based propulsion (XRS) propulsion control devices.
В предпочтительном варианте реализации изобретения ионная система обеспечения продвижения выполнена с возможностью обеспечения коммутационного переключения напряжений величиной до 2000 вольт и связанных с ними токов величиной до 25 ампер. Надлежащим образом выполненная система является небольшой и компактной, простой для сборки и характеризуется малыми издержками.In a preferred embodiment of the invention, the ion promotion system is configured to provide switching switching voltages of up to 2000 volts and associated currents of up to 25 amperes. A properly executed system is small and compact, easy to assemble, and low cost.
Ионные системы обеспечения продвижения описаны здесь со ссылкой на конкретные варианты реализации изобретения, однако для специалиста в данной области техники будет понятно, что могут быть выполнены различные изменения и произведена замена элементов их эквивалентами в рамках объема изобретения, раскрытого в настоящем документе. Кроме того, могут быть выполнены различные модификации для приспособления конкретной ситуации к раскрытому изобретению без отступления, по существу, от его основного объема, определенного представленной ниже формулой изобретения, а не раскрытыми вариантами реализации изобретения.Ionic promotion systems are described herein with reference to specific embodiments of the invention, however, it will be understood by a person skilled in the art that various changes can be made and elements replaced with their equivalents within the scope of the invention disclosed herein. In addition, various modifications can be made to adapt a particular situation to the disclosed invention without departing essentially from its main scope as defined by the claims below and not the disclosed embodiments of the invention.
Выражение ʺкомпьютерная системаʺ, используемое в формуле изобретения, должно толковаться широко и охватывает систему, имеющую по меньшей мере один компьютер или процессор, которая может иметь два или большее количество автономных компьютеров или процессоров, сообщающихся посредством сети или шины.The expression “computer system” used in the claims should be broadly understood and encompasses a system having at least one computer or processor, which may have two or more stand-alone computers or processors communicating via a network or bus.
Claims (42)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/683,688 US9181934B2 (en) | 2012-11-21 | 2012-11-21 | Rotary switch assembly for ion propulsion system |
| US13/683,688 | 2012-11-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013141833A RU2013141833A (en) | 2015-03-20 |
| RU2642447C2 true RU2642447C2 (en) | 2018-01-25 |
Family
ID=49150850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013141833A RU2642447C2 (en) | 2012-11-21 | 2013-09-12 | Switching unit of rotary switches for ion transport system |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9181934B2 (en) |
| EP (1) | EP2735736B1 (en) |
| JP (1) | JP6351958B2 (en) |
| CN (1) | CN103835904B (en) |
| CA (1) | CA2825126C (en) |
| RU (1) | RU2642447C2 (en) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9853499B2 (en) * | 2012-06-26 | 2017-12-26 | The Boeing Company | Wireless power harvesting along multiple paths in a reverberent cavity |
| US10006445B2 (en) * | 2014-02-18 | 2018-06-26 | The George Washington University | Method and system for a programmable and fault tolerant pulsed plasma thruster |
| US9469420B2 (en) | 2014-04-22 | 2016-10-18 | The Boeing Company | Shaft assembly for rotary switch |
| US9834324B2 (en) * | 2014-11-05 | 2017-12-05 | The Boeing Company | Thrust apparatuses, systems, and methods |
| EP3078599B1 (en) * | 2015-04-08 | 2017-05-24 | Thales | Satellite electric propulsion supply unit and system for managing electric propulsion of a satellite |
| FR3037928B1 (en) * | 2015-06-26 | 2017-07-14 | Thales Sa | SYSTEM FOR CONTROLLING SEVERAL ELECTRICAL PROPELLERS FOR SATELLITE AND ELECTRICAL PROPULSION DEVICE COMPRISING SUCH A CONTROL SYSTEM |
| CN105065220A (en) * | 2015-07-14 | 2015-11-18 | 兰州空间技术物理研究所 | Control method for ion thruster |
| CN105114275B (en) * | 2015-07-14 | 2017-11-03 | 兰州空间技术物理研究所 | A kind of ion thruster power supply-distribution system |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2520709A (en) * | 1947-05-08 | 1950-08-29 | Minster Machine Co | Control switch |
| US4724287A (en) * | 1984-10-26 | 1988-02-09 | Cgee Alsthom | Versatile multideck rotary switch |
| WO1993023861A1 (en) * | 1992-05-15 | 1993-11-25 | Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh | Step switch |
| US5339623A (en) * | 1991-12-27 | 1994-08-23 | Matra Marconi Space Uk Limited | Singly fueled multiple thrusters simultaneously energized by a common power supply |
| RU2134220C1 (en) * | 1997-07-09 | 1999-08-10 | Хьюз Электроникс Корпорейшн | Electrostatic tractive system (versions), spacecraft (versions) and method of application of selected tractive efforts (versions) |
| US20020014127A1 (en) * | 1999-08-12 | 2002-02-07 | John Ziavras | Slip ring position encoder |
| EP1217496A2 (en) * | 2000-12-22 | 2002-06-26 | Alps Electric Co., Ltd. | Manual input device which provides its control knob with plural modes of operation feeling, and car-mounted apparatus controller based thereon |
| US6449941B1 (en) * | 1999-04-28 | 2002-09-17 | Lockheed Martin Corporation | Hall effect electric propulsion system |
| JP2003504545A (en) * | 1998-06-17 | 2003-02-04 | プリメックス エアロスペース カンパニー | System for distributing power in a thrust generator |
| US6518693B1 (en) * | 1998-11-13 | 2003-02-11 | Aerojet-General Corporation | Method and apparatus for magnetic voltage isolation |
| JP2011144699A (en) * | 2010-01-12 | 2011-07-28 | Mitsubishi Electric Corp | Electric power supply device |
| WO2012020190A1 (en) * | 2010-08-12 | 2012-02-16 | Snecma | Electric thruster, method for stopping an electric motor included in such a thruster, and satellite comprising such a thruster |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3093713A (en) * | 1959-11-06 | 1963-06-11 | Grigsby Company Inc | Electrical component assembly |
| US3480745A (en) * | 1967-04-06 | 1969-11-25 | Amp Inc | Universal multiple switch |
| JPS5971534U (en) * | 1982-11-05 | 1984-05-15 | 株式会社ジヤルコ | voltage selection switch |
| JPH06249132A (en) * | 1993-02-22 | 1994-09-06 | Mitsubishi Electric Corp | Ion engine device |
| JP3762057B2 (en) * | 1997-07-30 | 2006-03-29 | オリンパス株式会社 | Plasma etcher and endpoint detection device for plasma etcher |
| DE19835512C1 (en) * | 1998-08-06 | 1999-12-16 | Daimlerchrysler Aerospace Ag | Ion engine designed as an electrostatic motor switched on by positive voltage |
| US6948305B2 (en) | 2003-07-09 | 2005-09-27 | The Boeing Company | Method and apparatus for balancing the emission current of neutralizers in ion thruster arrays |
| CN201162635Y (en) * | 2008-03-27 | 2008-12-10 | 复旦大学 | Dual-electrode solid pulsed plasma thruster |
| FR2979956B1 (en) * | 2011-09-09 | 2013-09-27 | Snecma | PLASMA STATIONARY POWER PROPULSION PROPULSION SYSTEM |
| US9231692B2 (en) * | 2012-09-04 | 2016-01-05 | Viasat Inc. | Paired-beam transponder satellite communication |
-
2012
- 2012-11-21 US US13/683,688 patent/US9181934B2/en active Active
-
2013
- 2013-08-26 CA CA2825126A patent/CA2825126C/en active Active
- 2013-09-12 RU RU2013141833A patent/RU2642447C2/en active
- 2013-09-12 EP EP13184087.8A patent/EP2735736B1/en active Active
- 2013-11-06 CN CN201310545903.3A patent/CN103835904B/en active Active
- 2013-11-20 JP JP2013239532A patent/JP6351958B2/en active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2520709A (en) * | 1947-05-08 | 1950-08-29 | Minster Machine Co | Control switch |
| US4724287A (en) * | 1984-10-26 | 1988-02-09 | Cgee Alsthom | Versatile multideck rotary switch |
| US5339623A (en) * | 1991-12-27 | 1994-08-23 | Matra Marconi Space Uk Limited | Singly fueled multiple thrusters simultaneously energized by a common power supply |
| WO1993023861A1 (en) * | 1992-05-15 | 1993-11-25 | Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh | Step switch |
| RU2134220C1 (en) * | 1997-07-09 | 1999-08-10 | Хьюз Электроникс Корпорейшн | Electrostatic tractive system (versions), spacecraft (versions) and method of application of selected tractive efforts (versions) |
| JP2003504545A (en) * | 1998-06-17 | 2003-02-04 | プリメックス エアロスペース カンパニー | System for distributing power in a thrust generator |
| US6518693B1 (en) * | 1998-11-13 | 2003-02-11 | Aerojet-General Corporation | Method and apparatus for magnetic voltage isolation |
| US6449941B1 (en) * | 1999-04-28 | 2002-09-17 | Lockheed Martin Corporation | Hall effect electric propulsion system |
| US20020014127A1 (en) * | 1999-08-12 | 2002-02-07 | John Ziavras | Slip ring position encoder |
| EP1217496A2 (en) * | 2000-12-22 | 2002-06-26 | Alps Electric Co., Ltd. | Manual input device which provides its control knob with plural modes of operation feeling, and car-mounted apparatus controller based thereon |
| JP2011144699A (en) * | 2010-01-12 | 2011-07-28 | Mitsubishi Electric Corp | Electric power supply device |
| WO2012020190A1 (en) * | 2010-08-12 | 2012-02-16 | Snecma | Electric thruster, method for stopping an electric motor included in such a thruster, and satellite comprising such a thruster |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014101881A (en) | 2014-06-05 |
| CN103835904A (en) | 2014-06-04 |
| US20140137537A1 (en) | 2014-05-22 |
| RU2013141833A (en) | 2015-03-20 |
| US9181934B2 (en) | 2015-11-10 |
| CA2825126C (en) | 2016-10-18 |
| EP2735736A2 (en) | 2014-05-28 |
| EP2735736A3 (en) | 2017-10-11 |
| CA2825126A1 (en) | 2014-05-21 |
| CN103835904B (en) | 2018-03-27 |
| JP6351958B2 (en) | 2018-07-04 |
| EP2735736B1 (en) | 2020-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2642447C2 (en) | Switching unit of rotary switches for ion transport system | |
| CA2859903C (en) | Electromagnetic actuator comprising permanent magnets and mechanical load interrupter actuated by such an actuator | |
| US5710476A (en) | Armature design for an axial-gap rotary electric machine | |
| US8779647B2 (en) | Electrostatic motor | |
| EP2649863B1 (en) | A d.c. charged particles accelerator | |
| JP2012508840A (en) | Ion drive for spacecraft | |
| RU2692319C2 (en) | Traction control devices, systems and methods | |
| RU2319040C2 (en) | Plasma-jet engine with galvanomagnetic hall effect | |
| US3662196A (en) | Magnetically commutated brushless d.c. torque motor | |
| CN110050403B (en) | Solid state multi-pole and single pole generator rotor for AC/DC generator | |
| US4025807A (en) | Electromagnetic motor | |
| WO2003081965A1 (en) | Plasma electron-emitting source | |
| US2831988A (en) | Means for excitation and commutation of electrostatic machines | |
| EP0058266A1 (en) | Electrical power generation apparatus and method | |
| WO1986004748A1 (en) | Energy conversion system | |
| US3039011A (en) | Electrostatic generator | |
| US2082327A (en) | Current generator and converter | |
| JP2988764B2 (en) | Accelerator tube of DC voltage accelerator | |
| US2681122A (en) | Energization system for electrostatic precipitators | |
| KR102592389B1 (en) | System and method for delivering electric power | |
| CN116928051A (en) | Self-neutralization grid module of micro-nano satellite ion thruster | |
| WO2007019700A1 (en) | Continuous direct current generator | |
| KR100635852B1 (en) | A semiconductor manufacturing device | |
| HYMAN, JR et al. | Modularized ion thruster development | |
| JPH10127066A (en) | High voltage generator |